JP2015109191A - Power storage system - Google Patents

Power storage system Download PDF

Info

Publication number
JP2015109191A
JP2015109191A JP2013251203A JP2013251203A JP2015109191A JP 2015109191 A JP2015109191 A JP 2015109191A JP 2013251203 A JP2013251203 A JP 2013251203A JP 2013251203 A JP2013251203 A JP 2013251203A JP 2015109191 A JP2015109191 A JP 2015109191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power storage
temperature
battery
block
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013251203A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
宏紀 三木
Hiroki Miki
宏紀 三木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013251203A priority Critical patent/JP2015109191A/en
Publication of JP2015109191A publication Critical patent/JP2015109191A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage system which determines an abnormal state of a power storage element included in a power storage block to restrict input/output of a power storage device.SOLUTION: A power storage device (10) has a plurality of power storage blocks (11) which are connected in series. Each power storage block has a plurality of power storage elements (12) which are connected in parallel. A temperature sensor (23) detects temperature of the power storage block. A controller (40) presumes the temperature of the power storage block using an estimation formula in which a heat generating component in accordance with electric power which substantially uniformly flows to all power storage elements in the power storage block and radiation component in which heat is discharged from the power storage block are defined. When the detected temperature is higher than the estimated temperature and the difference between the detected temperature and the estimated temperature is a threshold value or more, the controller restricts input/output of the power storage device.

Description

本発明は、複数の蓄電素子が並列に接続された蓄電ブロックにおいて、蓄電素子の異常状態を判別する蓄電システムに関する。   The present invention relates to a power storage system that determines an abnormal state of a power storage element in a power storage block in which a plurality of power storage elements are connected in parallel.

複数の単電池が直列に接続された組電池では、各単電池の電圧値と、組電池(各単電池)の電流値とに基づいて、各単電池の内部抵抗を算出することができる。組電池には、並列に接続された複数の単電池が含まれることがある。具体的には、複数の単電池を並列に接続して電池ブロックを構成し、複数の電池ブロックを直列に接続することにより、組電池を構成している。   In an assembled battery in which a plurality of single cells are connected in series, the internal resistance of each single battery can be calculated based on the voltage value of each single battery and the current value of the assembled battery (each single battery). An assembled battery may include a plurality of single cells connected in parallel. Specifically, a battery block is configured by connecting a plurality of single cells in parallel, and a battery pack is configured by connecting a plurality of battery blocks in series.

特開2007−141558号公報JP 2007-141558 A 特開2007−157348号公報JP 2007-157348 A

電池ブロックに含まれる一部の単電池の内部抵抗だけが上昇したとき、この単電池を除く他の単電池に電流が流れやすくなる。ここで、電池ブロックを構成する各単電池の電流値を検出すれば、単電池の内部抵抗が上昇していることが分かる。しかし、この場合には、各単電池に対して電流センサを設けなければならず、電流センサの数が増えてしまう。   When only the internal resistance of some of the cells included in the battery block rises, the current easily flows to other cells except for this cell. Here, if the current value of each cell constituting the battery block is detected, it can be seen that the internal resistance of the cell is increased. However, in this case, a current sensor must be provided for each single cell, and the number of current sensors increases.

本発明の蓄電システムは、蓄電装置と、温度センサと、コントローラとを有する。蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電ブロックを有する。各蓄電ブロックは、並列に接続された複数の蓄電素子を有する。温度センサは、蓄電ブロックの温度を検出する。コントローラは、蓄電ブロック内のすべての蓄電素子に略均等に電流が流れることに伴う発熱成分と、蓄電ブロックから熱が放出される放熱成分とを規定した推定式を用いて、蓄電ブロックの温度を推定する。ここで、検出した温度が推定した温度よりも高く、検出および推定した温度の差が閾値以上であるとき、コントローラは、蓄電装置の入出力を制限する。   The power storage system of the present invention includes a power storage device, a temperature sensor, and a controller. The power storage device has a plurality of power storage blocks connected in series. Each power storage block has a plurality of power storage elements connected in parallel. The temperature sensor detects the temperature of the power storage block. The controller calculates the temperature of the power storage block using an estimation formula that defines the heat generation component that accompanies current flow to all power storage elements in the power storage block substantially uniformly and the heat dissipation component that releases heat from the power storage block. presume. Here, when the detected temperature is higher than the estimated temperature and the difference between the detected and estimated temperatures is equal to or greater than a threshold value, the controller limits input / output of the power storage device.

蓄電ブロックに含まれる蓄電素子が異常状態であるとき、他の蓄電素子に電流が流れやすくなり、蓄電ブロックの温度が上昇しやすくなる。これにより、温度センサによって検出される温度が上昇しやすくなる。ここで、異常状態としては、蓄電素子の内部抵抗が過度に上昇している状態や、蓄電素子の電流経路が遮断されている状態が含まれる。   When the power storage element included in the power storage block is in an abnormal state, a current easily flows to another power storage element, and the temperature of the power storage block is likely to rise. Thereby, the temperature detected by the temperature sensor is likely to rise. Here, the abnormal state includes a state where the internal resistance of the power storage element is excessively increased and a state where the current path of the power storage element is interrupted.

一方、推定式から推定される蓄電ブロックの温度は、蓄電素子の異常状態を考慮していない。したがって、検出および推定した温度の差が閾値以上であることを判別すれば、蓄電素子が異常状態であることを判別できる。本発明では、各蓄電素子の電流値を検出しなくても、蓄電ブロックの温度(検出温度および推定温度)を比較することにより、蓄電素子が異常状態であるか否かを判別できる。蓄電素子が異常状態であれば、蓄電装置の入出力を制限することにより、蓄電装置を保護することができる。   On the other hand, the temperature of the power storage block estimated from the estimation formula does not consider the abnormal state of the power storage element. Therefore, if it is determined that the difference between the detected and estimated temperatures is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the power storage element is in an abnormal state. In the present invention, it is possible to determine whether or not the storage element is in an abnormal state by comparing the temperatures (detected temperature and estimated temperature) of the storage block without detecting the current value of each storage element. If the power storage element is in an abnormal state, the power storage device can be protected by limiting the input / output of the power storage device.

電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a battery system. 組電池の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an assembled battery. 電池ブロックの異常状態を判別する処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process which discriminate | determines the abnormal state of a battery block. 単電池の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a cell.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の実施例1である電池システム(蓄電システムに相当する)について、図1を用いて説明する。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池10に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池10だけを備えている。   A battery system (corresponding to a power storage system) that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. The battery system of this embodiment is mounted on a vehicle. Vehicles include hybrid cars and electric cars. The hybrid vehicle includes an engine or a fuel cell in addition to the assembled battery 10 as a power source for running the vehicle. The electric vehicle includes only the assembled battery 10 as a power source for running the vehicle.

監視ユニット21は、後述するように、組電池10に含まれる各電池ブロックの電圧値Vbを検出し、検出結果をコントローラ40に出力する。電流センサ22は、組電池10の電流値Ibを検出し、検出結果をコントローラ40に出力する。本実施例において、組電池10を放電したときの電流値Ibを正の値とし、組電池10を充電したときの電流値Ibを負の値としている。   As will be described later, the monitoring unit 21 detects the voltage value Vb of each battery block included in the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 40. The current sensor 22 detects the current value Ib of the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 40. In this embodiment, the current value Ib when the assembled battery 10 is discharged is a positive value, and the current value Ib when the assembled battery 10 is charged is a negative value.

温度センサ23は、後述する電池ブロックの温度Tb_dを検出し、検出結果をコントローラ40に出力する。温度センサ24は、組電池10の周囲における温度Tfを検出し、検出結果をコントローラ40に出力する。例えば、ファンを駆動して車室内の空気を組電池10に供給することにより、組電池10の温度を調節するとき、温度センサ24は、組電池10に供給される空気の温度Tfを検出することができる。   The temperature sensor 23 detects a temperature Tb_d of a battery block, which will be described later, and outputs the detection result to the controller 40. The temperature sensor 24 detects the temperature Tf around the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 40. For example, when the temperature of the assembled battery 10 is adjusted by driving the fan and supplying the air in the vehicle compartment to the assembled battery 10, the temperature sensor 24 detects the temperature Tf of the air supplied to the assembled battery 10. be able to.

コントローラ40は、メモリ41を有する。メモリ41は、コントローラ40が所定の処理(特に、本実施例で説明する処理)を行うときに用いられる情報を記憶する。なお、メモリ41は、コントローラ40の外部に設けることもできる。   The controller 40 has a memory 41. The memory 41 stores information used when the controller 40 performs predetermined processing (particularly processing described in the present embodiment). Note that the memory 41 can also be provided outside the controller 40.

組電池10の正極端子には、正極ラインPLが接続され、組電池10の負極端子には、負極ラインNLが接続されている。正極ラインPLにはシステムメインリレーSMR−Bが設けられ、負極ラインNLには、システムメインリレーSMR−Gが設けられている。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gは、コントローラ40からの駆動信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。   A positive electrode line PL is connected to the positive electrode terminal of the assembled battery 10, and a negative electrode line NL is connected to the negative electrode terminal of the assembled battery 10. A system main relay SMR-B is provided in the positive electrode line PL, and a system main relay SMR-G is provided in the negative electrode line NL. System main relays SMR-B and SMR-G are switched between ON and OFF in response to a drive signal from controller 40.

組電池10は、正極ラインPLおよび負極ラインNLを介して、インバータ31と接続されている。ここで、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gがオンであれば、組電池10がインバータ31と接続され、図1に示す電池システムは起動状態(Ready-On)になる。一方、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gがオフであれば、組電池10およびインバータ31の接続が遮断され、図1に示す電池システムは停止状態(Ready-Off)になる。   The assembled battery 10 is connected to the inverter 31 via the positive electrode line PL and the negative electrode line NL. Here, if the system main relays SMR-B and SMR-G are on, the assembled battery 10 is connected to the inverter 31, and the battery system shown in FIG. 1 is in a start-up state (Ready-On). On the other hand, if the system main relays SMR-B and SMR-G are off, the connection between the assembled battery 10 and the inverter 31 is cut off, and the battery system shown in FIG. 1 is in a stopped state (Ready-Off).

インバータ31は、組電池10から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ32に出力する。モータ・ジェネレータ32は、インバータ31からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギ(動力)を生成する。車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ32は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ(交流電力)に変換する。インバータ31は、モータ・ジェネレータ32が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池10に出力する。これにより、回生電力を組電池10に蓄えることができる。   The inverter 31 converts the DC power output from the assembled battery 10 into AC power, and outputs the AC power to the motor / generator 32. The motor / generator 32 receives AC power from the inverter 31 and generates kinetic energy (power) for running the vehicle. When the vehicle is decelerated or stopped, the motor / generator 32 converts kinetic energy generated during braking of the vehicle into electric energy (AC power). The inverter 31 converts the AC power generated by the motor / generator 32 into DC power and outputs the DC power to the assembled battery 10. Thereby, regenerative electric power can be stored in the assembled battery 10.

なお、組電池10およびインバータ31の間の電流経路には、昇圧回路を設けることができる。昇圧回路は、組電池10の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ31に出力することができる。また、昇圧回路は、インバータ31の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池10に出力することができる。   A booster circuit can be provided in the current path between the assembled battery 10 and the inverter 31. The booster circuit can boost the output voltage of the assembled battery 10 and output the boosted power to the inverter 31. The booster circuit can step down the output voltage of the inverter 31 and output the stepped down power to the assembled battery 10.

図2は、組電池10の構成を示す。組電池(本発明の蓄電装置に相当する)10は、直列に接続された複数の電池ブロック(本発明の蓄電ブロックに相当する)11を有する。複数の電池ブロック11を直列に接続することにより、組電池10が構成される。組電池10を構成する電池ブロック11の数は、適宜設定することができる。   FIG. 2 shows the configuration of the assembled battery 10. The assembled battery (corresponding to the power storage device of the present invention) 10 has a plurality of battery blocks (corresponding to the power storage block of the present invention) 11 connected in series. The assembled battery 10 is configured by connecting a plurality of battery blocks 11 in series. The number of battery blocks 11 constituting the assembled battery 10 can be set as appropriate.

各電池ブロック11は、並列に接続された複数の単電池(本発明の蓄電素子に相当する)12を有する。電池ブロック11を構成する単電池12の数は、適宜設定することができる。単電池12としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。   Each battery block 11 has a plurality of single cells (corresponding to the storage element of the present invention) 12 connected in parallel. The number of the single cells 12 constituting the battery block 11 can be set as appropriate. As the unit cell 12, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. An electric double layer capacitor (capacitor) can be used instead of the secondary battery.

本実施例では、各電池ブロック11に対して温度センサ23(図1参照)を配置している。これにより、温度センサ23を用いて、各電池ブロック11の温度Tb_dを検出することができる。なお、各電池ブロック11に温度センサ23を配置しなくてもよい。温度センサ23が配置されていない電池ブロック11の温度は、他の電池ブロック11に配置された温度センサ23の検出結果(温度Tb_d)を用いて推定することができる。   In this embodiment, a temperature sensor 23 (see FIG. 1) is arranged for each battery block 11. Thereby, the temperature Tb_d of each battery block 11 can be detected using the temperature sensor 23. Note that the temperature sensor 23 may not be disposed in each battery block 11. The temperature of the battery block 11 in which the temperature sensor 23 is not arranged can be estimated using the detection result (temperature Tb_d) of the temperature sensor 23 arranged in another battery block 11.

例えば、温度センサ23が配置されていない電池ブロック11が、温度センサ23が配置された2つの電池ブロック11の間に配置されていることがある。この場合において、2つの温度センサ23によって検出された2つの温度Tb_dに基づいて、温度センサ23が配置されていない電池ブロック11の温度を推定することができる。   For example, the battery block 11 in which the temperature sensor 23 is not disposed may be disposed between the two battery blocks 11 in which the temperature sensor 23 is disposed. In this case, based on the two temperatures Tb_d detected by the two temperature sensors 23, the temperature of the battery block 11 where the temperature sensor 23 is not arranged can be estimated.

ここで、2つの温度Tb_dが略等しければ、温度センサ23が配置されていない電池ブロック11の温度が温度Tb_dに等しいと推定できる。また、2つの温度Tb_dが異なっていれば、これらの温度Tb_dの中央値を、温度センサ23が配置されていない電池ブロック11の温度として推定できる。   Here, if the two temperatures Tb_d are substantially equal, it can be estimated that the temperature of the battery block 11 in which the temperature sensor 23 is not disposed is equal to the temperature Tb_d. Further, if the two temperatures Tb_d are different, the median value of these temperatures Tb_d can be estimated as the temperature of the battery block 11 in which the temperature sensor 23 is not disposed.

次に、電池ブロック11に含まれる単電池12の異常状態を判別する処理について、図3に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、異常状態とは、単電池12の実際の内部抵抗が想定上の内部抵抗よりも上昇している状態である。図3に示す処理は、各電池ブロック11に対して行われ、コントローラ40によって実行される。   Next, processing for determining an abnormal state of the unit cells 12 included in the battery block 11 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, the abnormal state is a state in which the actual internal resistance of the unit cell 12 is higher than the assumed internal resistance. The process shown in FIG. 3 is performed on each battery block 11 and executed by the controller 40.

ステップS101において、コントローラ40は、温度センサ23の出力に基づいて、電池ブロック11の温度Tb_dを検出する。なお、上述したように、温度センサ23によって検出された温度Tb_dに基づいて、電池ブロック11の温度を推定することもできる。   In step S <b> 101, the controller 40 detects the temperature Tb_d of the battery block 11 based on the output of the temperature sensor 23. As described above, the temperature of the battery block 11 can also be estimated based on the temperature Tb_d detected by the temperature sensor 23.

ステップS102において、コントローラ40は、電池ブロック11の温度Tb_mを推定する。具体的には、コントローラ40は、下記式(1)に基づいて、温度Tb_mを算出(推定)する。ここでは、電池ブロック11に含まれる、すべての単電池12に略均等に電流が流れたときの温度Tb_mを算出している。   In step S102, the controller 40 estimates the temperature Tb_m of the battery block 11. Specifically, the controller 40 calculates (estimates) the temperature Tb_m based on the following formula (1). Here, the temperature Tb_m when the current flows through all the unit cells 12 included in the battery block 11 substantially equally is calculated.

上記式(1)において、Tb_m(n),Tb_m(n−1)は、電池ブロック11の温度Tb_mを示す。温度Tb_m(n)は現在の温度Tb_mであり、温度Tb_m(n−1)は前回の温度Tb_mである。所定時間(dt)が経過するたびに、温度Tb_mが算出される。   In the above formula (1), Tb_m (n) and Tb_m (n−1) indicate the temperature Tb_m of the battery block 11. The temperature Tb_m (n) is the current temperature Tb_m, and the temperature Tb_m (n−1) is the previous temperature Tb_m. Every time the predetermined time (dt) elapses, the temperature Tb_m is calculated.

Ibは電流センサ22によって検出された電流値であり、Ib/dtは、単位時間あたりの電流値を示す。ここで、電流値Ibとしては、絶対値が用いられる。Rは、電池ブロック11(単電池12)の内部抵抗である。内部抵抗Rは、電池ブロック11(単電池12)の想定される劣化状態を考慮して、電池ブロック11(単電池12)の温度やSOCから予め定められた値である。例えば、時間の経過とともに、電池ブロック11(単電池12)の内部抵抗が上昇するため、経過時間および内部抵抗Rの対応関係を予め求めておけば、経過時間に応じた内部抵抗Rを算出することができる。   Ib is a current value detected by the current sensor 22, and Ib / dt indicates a current value per unit time. Here, an absolute value is used as the current value Ib. R is the internal resistance of the battery block 11 (unit cell 12). The internal resistance R is a value determined in advance from the temperature and SOC of the battery block 11 (unit cell 12) in consideration of the assumed deterioration state of the battery block 11 (unit cell 12). For example, as the internal resistance of the battery block 11 (unit cell 12) increases with the passage of time, if the correspondence between the elapsed time and the internal resistance R is obtained in advance, the internal resistance R corresponding to the elapsed time is calculated. be able to.

αは発熱係数であり、予め設定されている。Tfは、温度センサ24によって検出される温度である。βは放熱係数であり、予め設定されている。κは冷却係数である。本実施例では、ファンを駆動して、車室内の空気を組電池10に供給することにより、組電池10を冷却している。このため、ファンの風量に基づいて冷却係数κを設定している。   α is a heat generation coefficient and is set in advance. Tf is a temperature detected by the temperature sensor 24. β is a heat dissipation coefficient and is set in advance. κ is a cooling coefficient. In this embodiment, the assembled battery 10 is cooled by driving the fan and supplying air in the vehicle compartment to the assembled battery 10. For this reason, the cooling coefficient κ is set based on the air volume of the fan.

上記式(1)に示すように、電池ブロック11に電流が流れることに伴って発熱する成分(発熱項)と、電池ブロック11から熱が放出される成分(放熱項)とを考慮して、温度Tb_m(n)が算出される。なお、温度Tb_mを推定する方法は、上記式(1)に限るものではない。すなわち、電池ブロック11(単電池12)に電流が流れることに伴う発熱成分と、電池ブロック11(単電池12)から熱が放出される放熱成分とを考慮して、温度Tb_mを推定すればよい。   As shown in the above formula (1), in consideration of a component that generates heat when the current flows through the battery block 11 (a heat generation term) and a component that releases heat from the battery block 11 (a heat dissipation term), A temperature Tb_m (n) is calculated. The method for estimating the temperature Tb_m is not limited to the above formula (1). That is, the temperature Tb_m may be estimated in consideration of a heat generation component that accompanies current flowing through the battery block 11 (unit cell 12) and a heat dissipation component that releases heat from the battery block 11 (unit cell 12). .

ステップS103において、コントローラ40は、温度差ΔTbを算出する。温度差ΔTbは、ステップS101の処理で検出された温度Tb_dから、ステップS102の処理で算出された温度Tb_mを減算した値である。温度Tb_dが温度Tb_mよりも高いとき、温度差ΔTbが正の値となる。温度Tb_dが温度Tb_mよりも低いとき、温度差ΔTbが負の値となる。   In step S103, the controller 40 calculates the temperature difference ΔTb. The temperature difference ΔTb is a value obtained by subtracting the temperature Tb_m calculated in the process of step S102 from the temperature Tb_d detected in the process of step S101. When the temperature Tb_d is higher than the temperature Tb_m, the temperature difference ΔTb becomes a positive value. When the temperature Tb_d is lower than the temperature Tb_m, the temperature difference ΔTb becomes a negative value.

ステップS104において、コントローラ40は、温度差ΔTbが第1閾値ΔTb_th1よりも小さいか否かを判別する。第1閾値ΔTb_th1は正の値であり、第1閾値ΔTb_th1を特定する情報は、メモリ41に記憶されている。温度差ΔTbが第1閾値ΔTb_th1よりも小さいとき、コントローラ40は、図3に示す処理を終了する。   In step S104, the controller 40 determines whether or not the temperature difference ΔTb is smaller than the first threshold value ΔTb_th1. The first threshold value ΔTb_th1 is a positive value, and information specifying the first threshold value ΔTb_th1 is stored in the memory 41. When the temperature difference ΔTb is smaller than the first threshold value ΔTb_th1, the controller 40 ends the process shown in FIG.

温度差ΔTbが第1閾値ΔTb_th1以上であるとき、コントローラ40は、ステップS105において、温度差ΔTbが第2閾値ΔTb_th2以上であるか否かを判別する。第2閾値ΔTb_th2は、第1閾値ΔTb_th1よりも大きな正の値である。第2閾値ΔTb_th2を特定する情報は、メモリ41に記憶されている。   When the temperature difference ΔTb is equal to or greater than the first threshold value ΔTb_th1, the controller 40 determines in step S105 whether the temperature difference ΔTb is equal to or greater than the second threshold value ΔTb_th2. The second threshold value ΔTb_th2 is a positive value larger than the first threshold value ΔTb_th1. Information for specifying the second threshold value ΔTb_th2 is stored in the memory 41.

温度差ΔTbが第2閾値ΔTb_th2よりも小さいとき、コントローラ40は、ステップS106において、許容入力電力Winおよび許容出力電力Woutを低下させる。許容入力電力Winとは、組電池10の充電(入力)を許容する上限の電力値である。許容出力電力Woutとは、組電池10の放電(出力)を許容する上限の電力値である。組電池10の充放電を行うとき、組電池10の電力が電力Win,Woutを超えないように、組電池10の充放電が制御される。   When the temperature difference ΔTb is smaller than the second threshold value ΔTb_th2, the controller 40 decreases the allowable input power Win and the allowable output power Wout in step S106. The allowable input power Win is an upper limit power value that allows charging (input) of the battery pack 10. The allowable output power Wout is an upper limit power value that allows discharge (output) of the battery pack 10. When charging / discharging the assembled battery 10, charging / discharging of the assembled battery 10 is controlled so that the electric power of the assembled battery 10 does not exceed the electric power Win, Wout.

許容入力電力Winおよび許容出力電力Woutは、組電池10の温度やSOCに基づいて設定される。ステップS106の処理では、組電池10の温度やSOCに基づいて設定された電力Win,Woutを低下させる。ここで、電力Win,Woutを低下させる量は、適宜設定することができる。例えば、温度差ΔTbが大きくなるほど、電力Win,Woutの低下量を増加させることができる。また、エンジンを備えた車両では、エンジンを始動させる電力以上の範囲内において、許容出力電力Woutを低下させることができる。   The allowable input power Win and the allowable output power Wout are set based on the temperature and SOC of the assembled battery 10. In the process of step S106, the electric power Win and Wout set based on the temperature and SOC of the assembled battery 10 are reduced. Here, the amount by which the powers Win and Wout are reduced can be set as appropriate. For example, as the temperature difference ΔTb increases, the amount of decrease in the electric power Win, Wout can be increased. Further, in a vehicle equipped with an engine, the allowable output power Wout can be reduced within a range that is greater than or equal to the electric power for starting the engine.

ステップS107において、コントローラ40は、組電池10の充放電を停止させる。このとき、上述した電力Win,Woutは0[kW]に設定される。ステップS107の処理において、コントローラ40は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gをオンからオフに切り替える。   In step S <b> 107, the controller 40 stops charging / discharging of the assembled battery 10. At this time, the above-described powers Win and Wout are set to 0 [kW]. In the process of step S107, the controller 40 switches the system main relays SMR-B and SMR-G from on to off.

本実施例では、上記式(1)に基づいて、各電池ブロック11の温度Tb_mを推定することができる。すなわち、電池ブロック11に含まれる単電池12が異常状態ではないと仮定したときにおいて、電池ブロック11の温度Tb_mを推定することができる。ここで、実測値としての温度Tb_dが、推定値としての温度Tb_mから乖離しているときには、電池ブロック11に含まれる単電池12が異常状態であることを判別できる。   In the present embodiment, the temperature Tb_m of each battery block 11 can be estimated based on the above formula (1). That is, when it is assumed that the unit cell 12 included in the battery block 11 is not in an abnormal state, the temperature Tb_m of the battery block 11 can be estimated. Here, when the temperature Tb_d as the actually measured value deviates from the temperature Tb_m as the estimated value, it can be determined that the unit cell 12 included in the battery block 11 is in an abnormal state.

電池ブロック11に含まれる単電池12の内部抵抗が上昇して異常状態になると、この単電池12に電流が流れにくくなり、他の単電池12に電流が流れやすくなる。これにより、他の単電池12が発熱しやすくなり、発熱状態の単電池12を含む電池ブロック11の温度Tb_dは上昇し、温度Tb_mから乖離することになる。   If the internal resistance of the unit cell 12 included in the battery block 11 rises to an abnormal state, it becomes difficult for current to flow through the unit cell 12 and current easily flows through other unit cells 12. As a result, the other unit cells 12 are likely to generate heat, and the temperature Tb_d of the battery block 11 including the unit cells 12 in the heat generation state rises and deviates from the temperature Tb_m.

本実施例では、ステップS106,S107の処理で説明したように、温度Tb_mに対する温度Tb_dの乖離状態に応じて、組電池10の充放電を制限している。これにより、発熱状態の単電池12に電流が流れることを抑制し、単電池12の更なる発熱を抑制することができる。   In the present embodiment, as described in the processing of steps S106 and S107, charging / discharging of the assembled battery 10 is limited according to the deviation state of the temperature Tb_d from the temperature Tb_m. Thereby, it can suppress that an electric current flows into the unit cell 12 of a heat_generation | fever state, and can suppress the further heat_generation | fever of the unit cell 12. FIG.

図3に示す処理において、温度差ΔTbが第1閾値ΔTb_th1および第2閾値ΔTb_th2の間にあるときには、電力Win,Woutを段階的に低下させることができる。すなわち、温度差ΔTbが第2閾値ΔTb_th2に近づくほど、電力Win,Woutを低下させる量を増加させることができる。   In the process shown in FIG. 3, when the temperature difference ΔTb is between the first threshold value ΔTb_th1 and the second threshold value ΔTb_th2, the electric power Win, Wout can be reduced stepwise. That is, as the temperature difference ΔTb approaches the second threshold value ΔTb_th2, the amount by which the electric power Win, Wout is reduced can be increased.

一方、図4に示すように、各単電池12に電流遮断器12aを設けることができる。単電池12は、電流遮断器12aと接続された発電要素12bを有する。発電要素12bは、充放電を行う要素である。発電要素12bは、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとを有する。発電要素12bは、単電池12の外装を構成する電池ケースに収容されている。電流遮断器12aは、電池ケースに収容してもよいし、電池ケースの外部に配置してもよい。   On the other hand, as shown in FIG. 4, each cell 12 can be provided with a current breaker 12a. The unit cell 12 has a power generation element 12b connected to a current breaker 12a. The power generation element 12b is an element that performs charging and discharging. The power generation element 12b includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The power generation element 12 b is accommodated in a battery case that constitutes the exterior of the unit cell 12. The current breaker 12a may be accommodated in the battery case or may be disposed outside the battery case.

電流遮断器12aは、単電池12の電流経路を遮断するために用いられる。電流遮断器12aとしては、例えば、ヒューズ、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子又は、電流遮断弁を用いることができる。ヒューズは、発電要素12bに過大な電流が流れるときに溶断する。PTC素子の温度が上昇すると、PTC素子の抵抗値が上昇することにより、発電要素12bに過大な電流が流れることを抑制する。電流遮断器12aとしての電流遮断弁は、単電池12(電池ケース)の内圧が上昇することに応じて変形し、発電要素12bとの機械的な接続を断つ。これにより、単電池12の内部における電流経路を遮断することができる。   The current breaker 12a is used to break the current path of the unit cell 12. For example, a fuse, a PTC (Positive Temperature Coefficient) element, or a current cutoff valve can be used as the current breaker 12a. The fuse is blown when an excessive current flows through the power generation element 12b. When the temperature of the PTC element rises, the resistance value of the PTC element rises, thereby suppressing an excessive current from flowing through the power generation element 12b. The current cutoff valve as the current breaker 12a is deformed in response to an increase in the internal pressure of the unit cell 12 (battery case), and breaks the mechanical connection with the power generation element 12b. Thereby, the electric current path in the inside of the cell 12 can be interrupted.

電流遮断器12aが作動すると、作動状態の電流遮断器12aと接続された発電要素12b(単電池12)には電流が流れなくなる。ここで、電池ブロック11を構成する複数の単電池12は、並列に接続されているため、1つの単電池12に電流が流れなくなると、残りの単電池12に電流が流れる。これにより、単電池12の電流値が上昇し、単電池12が発熱しやすくなる。したがって、電池ブロック11の温度Tb_dは、温度Tb_mよりも高くなりやすい。   When the current breaker 12a is activated, no current flows through the power generation element 12b (unit cell 12) connected to the activated current breaker 12a. Here, since the plurality of single cells 12 constituting the battery block 11 are connected in parallel, when no current flows through one single cell 12, current flows through the remaining single cells 12. As a result, the current value of the unit cell 12 increases, and the unit cell 12 easily generates heat. Therefore, the temperature Tb_d of the battery block 11 tends to be higher than the temperature Tb_m.

図3に示す処理によれば、温度差ΔTbに基づいて、電流遮断器12aが作動しているか否か、言い換えれば、電流遮断器12aを含む単電池12が異常状態であるか否かを判別することができる。具体的には、温度差ΔTbが、予め定めた閾値以上であるとき、電流遮断器12aが作動していることを判別できる。   According to the process shown in FIG. 3, it is determined whether or not the current breaker 12a is operating based on the temperature difference ΔTb, in other words, whether or not the unit cell 12 including the current breaker 12a is in an abnormal state. can do. Specifically, when the temperature difference ΔTb is equal to or greater than a predetermined threshold, it can be determined that the current breaker 12a is operating.

電池ブロック11において、作動状態にある電流遮断器12aの数が増えるほど、電流遮断器12aが作動していない単電池12には電流が流れやすくなる。したがって、作動状態にある電流遮断器12aの数が増えるほど、電池ブロック11の温度Tb_dが上昇しやすくなる。   In the battery block 11, as the number of the current breakers 12a in the activated state increases, the current easily flows through the single cells 12 in which the current breaker 12a is not activated. Therefore, the temperature Tb_d of the battery block 11 is likely to increase as the number of current breakers 12a in the operating state increases.

そこで、各電池ブロック11において、作動状態にある電流遮断器12aの数と、温度差ΔTbとの対応関係を予め求めておけば、温度差ΔTbを算出することにより、作動状態にある電流遮断器12aの数を特定することができる。作動状態にある電流遮断器12aの数と、温度差ΔTbとの対応関係を特定する情報は、メモリ41に記憶しておくことができる。   Therefore, in each battery block 11, if the correspondence between the number of the current breakers 12a in the operating state and the temperature difference ΔTb is obtained in advance, the current circuit breaker in the operating state is calculated by calculating the temperature difference ΔTb. The number of 12a can be specified. Information for specifying the correspondence between the number of the current breakers 12a in the operating state and the temperature difference ΔTb can be stored in the memory 41.

10:組電池(蓄電装置)、11:電池ブロック(蓄電ブロック)、
12:単電池(蓄電素子)12a:電流遮断器、12b:発電要素、
21:監視ユニット、22:電流センサ、23,24:温度センサ、
31:インバータ、32:モータ・ジェネレータ、40:コントローラ、
41:メモリ、PL:正極ライン、NL:負極ライン、
SMR−B,SMR−G:システムメインリレー
10: assembled battery (power storage device), 11: battery block (power storage block),
12: single cell (storage element) 12a: current breaker, 12b: power generation element,
21: monitoring unit, 22: current sensor, 23, 24: temperature sensor,
31: Inverter, 32: Motor generator, 40: Controller,
41: Memory, PL: Positive line, NL: Negative line,
SMR-B, SMR-G: System main relay

Claims (1)

並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有する複数の蓄電ブロックが直列に接続された蓄電装置と、
前記蓄電ブロックの温度を検出する温度センサと、
前記蓄電ブロック内のすべての前記蓄電素子に略均等に電流が流れることに伴う発熱成分と、前記蓄電ブロックから熱が放出される放熱成分とを規定した推定式を用いて、前記蓄電ブロックの温度を推定するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、検出した前記温度が推定した前記温度よりも高く、検出および推定した前記温度の差が閾値以上であるとき、前記蓄電装置の入出力を制限することを特徴とする蓄電システム。
A power storage device in which a plurality of power storage blocks each having a plurality of power storage elements connected in parallel are connected in series;
A temperature sensor for detecting a temperature of the power storage block;
The temperature of the power storage block is determined using an estimation formula that defines a heat generation component that accompanies current flow to all the power storage elements in the power storage block substantially uniformly and a heat dissipation component that releases heat from the power storage block. A controller for estimating
The controller is configured to limit input / output of the power storage device when the detected temperature is higher than the estimated temperature and a difference between the detected and estimated temperatures is a threshold value or more.
JP2013251203A 2013-12-04 2013-12-04 Power storage system Pending JP2015109191A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013251203A JP2015109191A (en) 2013-12-04 2013-12-04 Power storage system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013251203A JP2015109191A (en) 2013-12-04 2013-12-04 Power storage system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015109191A true JP2015109191A (en) 2015-06-11

Family

ID=53439412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013251203A Pending JP2015109191A (en) 2013-12-04 2013-12-04 Power storage system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015109191A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017071299A (en) * 2015-10-07 2017-04-13 トヨタ自動車株式会社 Charge-discharge control apparatus for power storage device
WO2018167888A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 株式会社東芝 Storage battery deterioration prediction device, storage battery system, method and program
WO2018179059A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-04 本田技研工業株式会社 Engine start control device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017071299A (en) * 2015-10-07 2017-04-13 トヨタ自動車株式会社 Charge-discharge control apparatus for power storage device
WO2018167888A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 株式会社東芝 Storage battery deterioration prediction device, storage battery system, method and program
WO2018179059A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-04 本田技研工業株式会社 Engine start control device
US11203989B2 (en) 2017-03-27 2021-12-21 Honda Motor Co., Ltd. Engine start control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5862631B2 (en) Power storage system
US9933491B2 (en) Electric storage system
EP2720344B1 (en) Battery system, and method for controlling battery system
JP5321757B2 (en) Storage device control device and control method
JP5983683B2 (en) Temperature raising system
JP5105031B2 (en) Power storage system
JP2011135657A (en) Battery system and vehicle with the same, and method for detecting current limit state of the battery system
US20150042284A1 (en) Control apparatus for vehicle battery and control method for vehicle battery
JP2015225846A (en) Power storage system
WO2013061358A1 (en) Electricity-storage system
JP2013145175A (en) Battery system and short circuit detection method
JP2014003826A (en) Cell system and control method
JP2014187807A (en) Power storage system
JP5487945B2 (en) Storage element status determination system
JP6451582B2 (en) Charge / discharge control device for power storage device
WO2013176085A1 (en) Battery-state determination method, battery control device, and battery pack
JP5626195B2 (en) Power storage system
JP2015109191A (en) Power storage system
JP5626190B2 (en) Power storage system
JP2015115100A (en) Degradation determination method for outer package film of electrode body
JP5673512B2 (en) Power storage system and temperature estimation method for power storage element
JP5928385B2 (en) Power storage system
JP2013158128A (en) Vehicle
JP2015061505A (en) Power storage system
JP2014087243A (en) Power storage system