JP2017147842A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、外部電源から供給される電力によりバッテリを充電する外部充電を実施可能に構成されたハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle configured to be able to perform external charging in which a battery is charged with electric power supplied from an external power source.
外部充電を実施可能に構成されたハイブリッド車両(いわゆるプラグインハイブリッド車両)が実用化されている。プラグインハイブリッド車両に搭載されるバッテリでは、互いに直列に接続された複数のブロックを含み、さらに複数のブロックの各々が互いに並列に接続された複数のセルを有する構成が採用される場合がある。 Hybrid vehicles (so-called plug-in hybrid vehicles) configured to be able to perform external charging have been put into practical use. A battery mounted on a plug-in hybrid vehicle may include a configuration including a plurality of blocks connected in series with each other and a plurality of cells each connected in parallel with each other.
上記構成を有するバッテリにおいては様々な故障が発生し得る。具体的には、上記ブロック内の断線、またはブロック内に設けられたバスバの断裂などのオープン故障が挙げられる。そのため、たとえば特開2009−216448号公報(特許文献1)は、ブロックの電圧変動量に基づいて、オープン故障の有無を判定する異常検出装置を開示する。 Various failures may occur in the battery having the above configuration. Specifically, an open failure such as a disconnection in the block or a bus bar provided in the block may be mentioned. Therefore, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2009-216448 (Patent Document 1) discloses an abnormality detection device that determines the presence or absence of an open failure based on the voltage fluctuation amount of a block.
一般に、プラグインハイブリッド車両を含むハイブリッド車両では、バッテリを保護するためにバッテリの充放電電力に制限が設けられる。より詳細には、バッテリへの充電電力が充電電力上限値Winを上回らず、かつ、バッテリからの放電電力が放電電力上限値Woutを上回らないようにバッテリの充放電が制御される。 In general, in a hybrid vehicle including a plug-in hybrid vehicle, a limit is imposed on the charge / discharge power of the battery in order to protect the battery. More specifically, the charging / discharging of the battery is controlled such that the charging power to the battery does not exceed the charging power upper limit value Win and the discharging power from the battery does not exceed the discharging power upper limit value Wout.
上述のようなバッテリのオープン故障が発生すると、充放電電流がオープン故障の発生箇所を流れなくなり、その分だけ正常な箇所を流れる充放電電流が大きくなり得る。たとえば、あるセルにてオープン故障が発生すると、そのセルに並列に接続された正常なセルを流れる充放電電流が大きくなり、その結果、正常なセルの劣化(いわゆるハイレート劣化)が進行してしまう可能性がある。したがって、正常なセルを保護するために、バッテリのオープン故障が発生した場合には、バッテリが正常な場合と比べて、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを低く設定することで充放電電力の制限を強化することが望ましい。 When the open failure of the battery as described above occurs, the charge / discharge current does not flow through the location where the open failure occurs, and the charge / discharge current flowing through the normal location can increase accordingly. For example, when an open failure occurs in a certain cell, the charge / discharge current flowing through a normal cell connected in parallel to that cell increases, and as a result, normal cell deterioration (so-called high-rate deterioration) proceeds. there is a possibility. Therefore, in order to protect normal cells, when a battery open failure occurs, charging / discharging is performed by setting the charging power upper limit Win and the discharging power upper limit Wout lower than when the battery is normal. It is desirable to tighten power limits.
バッテリのオープン故障の有無の判定(およびオープン故障の発生箇所の数の算出)は、たとえば特許文献1に開示されているように、ブロックの電圧変動量に基づいて行なうことも考えられる。プラグインハイブリッド車両においては、外部充電時にはバッテリのSOC(State Of Charge)の回復に伴いブロックの電圧が上昇するため、故障判定を正確に行なうことができる。
The determination of the presence or absence of an open failure of the battery (and calculation of the number of locations where an open failure has occurred) may be performed based on the voltage fluctuation amount of the block as disclosed in, for example,
しかしながら、ユーザの使用態様によっては、プラグインハイブリッド車両であっても外部充電が長期間実施されない場合がある。そうすると、上述の電圧上昇が起こらないので、故障判定を行なう機会が得られない。よって、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを適切に設定することができず、バッテリを適切に保護することができない可能性がある。 However, depending on the use mode of the user, external charging may not be performed for a long time even in a plug-in hybrid vehicle. As a result, the above-described voltage rise does not occur, and an opportunity to make a failure determination cannot be obtained. Therefore, the charge power upper limit value Win and the discharge power upper limit value Wout cannot be set appropriately, and the battery may not be properly protected.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部充電を実施可能に構成されたハイブリッド車両において、バッテリを適切に保護するための技術を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique for appropriately protecting a battery in a hybrid vehicle configured to be able to perform external charging.
本発明のある局面に従うハイブリッド車両は、外部電源から供給される電力によりバッテリを充電する外部充電を実施可能に構成される。バッテリは、互いに直列に接続された複数の電池ブロックを含む。複数の電池ブロックの各々は、互いに並列に接続された複数のセルを有する。ハイブリッド車両は、バッテリへの充電電力が充電電力上限値を上回らず、かつ、バッテリからの放電電力が放電電力上限値を上回らないようにバッテリの充放電を制御する制御装置を備える。制御装置は、外部充電実施後の経過時間と、単位時間当たりに複数のセルのうちのいずれかのセルに故障が発生する確率(故障発生確率)とを用いて、故障したセルの数(故障セル数)を算出し、故障セル数が大きいほど、充電電力上限値および放電電力上限値を低く設定する。 A hybrid vehicle according to an aspect of the present invention is configured to be able to perform external charging for charging a battery with electric power supplied from an external power source. The battery includes a plurality of battery blocks connected in series with each other. Each of the plurality of battery blocks has a plurality of cells connected in parallel to each other. The hybrid vehicle includes a control device that controls charging / discharging of the battery so that the charging power to the battery does not exceed the charging power upper limit value and the discharging power from the battery does not exceed the discharging power upper limit value. The control device uses the elapsed time after the external charging and the probability that a failure occurs in any one of the plurality of cells per unit time (failure occurrence probability). The number of cells) is calculated, and the charging power upper limit value and the discharging power upper limit value are set lower as the number of failed cells is larger.
バッテリの故障(たとえばオープン故障)は、ある統計的確率(故障発生確率)で発生する。そのため、外部充電実施後の経過時間と故障発生確率とを用いて故障セル数を推定することが可能である。上記構成によれば、そのようにして故障セル数を推定することで、電圧変動等の実測値に基づいて故障セル数を算出できなくとも、充電電力上限値および放電電力上限値を適切な値に設定することができる。これにより、バッテリを適切に保護することができる。 A battery failure (for example, an open failure) occurs with a certain statistical probability (failure occurrence probability). Therefore, it is possible to estimate the number of failed cells using the elapsed time after external charging and the failure occurrence probability. According to the above configuration, by estimating the number of failed cells in this way, the charge power upper limit value and the discharge power upper limit value are set to appropriate values even if the number of failed cells cannot be calculated based on the actual measurement value such as voltage fluctuation. Can be set to Thereby, a battery can be protected appropriately.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<ハイブリッド車両の構成>
図1は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両1は、外部電源から供給される電力により車載バッテリを充電する外部充電が可能に構成されたハイブリッド車(プラグインハイブリッド車)である。
<Configuration of hybrid vehicle>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of the hybrid vehicle according to the present embodiment. The
車両1は、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)10,20と、動力分割機構30と、エンジン40と、電力制御ユニット(PCU:Power Control Unit)50と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)60と、インレット70と、AC/DCコンバータ80と、充電リレー(CHR:Charge Relay)90と、バッテリ100と、監視ユニット200と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
The
モータジェネレータ10,20の各々は、たとえば三相交流回転電機である。モータジェネレータ10は、動力分割機構30を介してエンジン40のクランク軸に連結される。モータジェネレータ10は、エンジン40を始動させる際にはバッテリ100の電力を用いてエンジン40のクランク軸を回転させる。また、モータジェネレータ10はエンジン40の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ10によって発電された交流電力は、PCU50により直流電力に変換されてバッテリ100に充電される。また、モータジェネレータ10によって発電された交流電力は、モータジェネレータ20に供給される場合もある。
Each of
モータジェネレータ20は、バッテリ100に蓄えられた電力およびモータジェネレータ10により発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ20は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ20によって発電された交流電力は、PCU50により直流電力に変換されてバッテリ100に充電される。
Motor generator 20 rotates the drive shaft using at least one of the electric power stored in
動力分割機構30は、エンジン40のクランク軸、モータジェネレータ10の回転軸、および駆動軸の三要素を機械的に連結する。エンジン40は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン40は、ECU300からの制御信号に応じて、車両1が走行するための駆動力を発生させる。
PCU50は、いずれも図示しないが、インバータとコンバータとを含む。インバータは、バッテリ100とモータジェネレータ10,20との間で電力変換を行なう。コンバータは、バッテリ100とインバータとの間で直流電圧を昇圧または降圧する。
Although not shown, the PCU 50 includes an inverter and a converter. The inverter performs power conversion between
SMR60は、バッテリ100とPCU50とを結ぶ電力経路に電気的に接続される。SMR60の導通/非導通は、ECU300からの制御信号に応じて制御される。SMR60が導通状態の場合、バッテリ100とPCU50との間で電力の授受が行なわれ得る。
SMR 60 is electrically connected to a power
インレット70は、外部充電のための充電ケーブル400を接続可能に構成される。充電ケーブル400は、プラグ410と、コネクタ420と、電線430とを含む。外部充電時には、プラグ410が外部電源(典型的には商用交流電源)500のコンセント510に接続され、コネクタ420が車両1のインレット70に接続される。電線430は、プラグ410とコネクタ420とを電気的に接続する。
The
AC/DCコンバータ80は、外部電源500から充電ケーブル400を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、バッテリ100に供給する。CHR90は、AC/DCコンバータ80とバッテリ100とを結ぶ電力経路に電気的に接続される。CHR90の導通/非導通は、ECU300からの制御信号に応じて制御される。外部充電時にはCHR90は導通状態にされ、AC/DCコンバータ80からの電力によりバッテリ100が充電される。
The AC /
バッテリ100は、充放電が可能に構成された直流電源であり、代表的にはリチウムイオン電池もしくはニッケル水素電池などの二次電池、または電気二重層キャパシタなどのキャパシタを含んで構成される。バッテリ100は、車両1の運転時には、車両1の駆動力を発生させるための電力をPCU50に供給する一方で、車両1の回生制動時には、モータジェネレータ10,20によって発電された電力を蓄える。
The
監視ユニット200は、電圧センサ(図2参照)と、電流センサ(図示せず)と、温度センサ(図示せず)とを含んで構成される。電圧センサは、バッテリ100の電圧VBを検出する。電流センサは、バッテリ100に入出力される電流IBを検出する。温度センサは、バッテリ100の温度TBを検出する。各センサは、その検出結果をECU300に出力する。ECU300は、バッテリ100の電圧VB、電流IBおよび温度TBに基づいて、バッテリ100のSOC(State Of Charge)を算出する。バッテリ100および監視ユニット200の構成については図2〜図4にて詳細に説明する。
The
ECU300は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ECU300は、各センサから受ける信号、ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両1が所望の状態となるように各機器を制御する。
Although not shown,
図2は、バッテリ100および監視ユニット200の構成を示す図である。バッテリ100は、互いに直列に接続された複数(n個)のブロック101〜10nを含む。複数のブロック101〜10nの各々は、互いに並列に接続された複数(m個)のセル110と、複数のセル110にそれぞれ直列に接続された複数(m個)のヒューズ120とを有する。なお、n,mは2以上の自然数である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
監視ユニット200は、複数のブロック101〜10n間にそれぞれ接続された複数(n個)の電圧センサ201〜20nを含む。複数の電圧センサ201〜20nの各々は、対応するブロックの電圧(ブロック電圧V1〜Vnで示す)を検出し、その検出結果をECU300に出力する。
The
バッテリ100では、後述(図5参照)するように、様々な要因によるオープン故障が発生し得る。ECU300は、ブロック電圧V1〜Vnの変動に基づいて、複数のブロック101〜10nのいずれかのオープン故障の有無を判定するとともに、オープン故障の発生箇所数である「オープン故障数」Nを算出する。この判定手法は公知であるため詳細な説明は繰り返さないが(たとえば特許文献1参照)、外部充電時にブロック電圧V1〜Vnの変動を互いに比較することによって、故障したセルを含むブロックを特定することが可能である。
In the
図3は、各セル110の構成を示す斜視図である。セル110は、そのケース111が蓋部112によって封止された密閉型のセルである。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of each
図4は、セル110の蓋部112の拡大図である。蓋部112には、正極端子113および負極端子114が設けられる。正極端子113は、端子板113Aと、ボルト113Bとを含む。図示しないが、正極端子113の下方には圧力式電流遮断機構(CID:Current Interrupt Device)が設けられており、端子板113Aは、CIDの上部に配置された蓋としての役割を果たしている。負極端子114の構成は、CIDが設けられていない点において正極端子113の構成と異なるが、それ以外の構成は正極端子113の構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。
FIG. 4 is an enlarged view of the
ケース111内部には、いずれも図示しないが、正極と負極とがセパレータを介して捲回された電極体が電解液とともに収容される。充放電サイクル数の増加あるいは時間の経過に伴って電解液が分解されてガスが発生すると、そのガスはケース11内に蓄積される。蓋部112には、ケース111内に蓄積された過剰なガスを排出するための排出弁115がさらに設けられる。
Although not shown in the figure, an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound through a separator is accommodated in the
<バッテリの充放電制御>
ECU300により実行される主要な制御として、バッテリ100の充放電制御が挙げられる。ECU300は、バッテリ100の温度TBおよびSOCに基づいて、バッテリ100への充電電力の制限値を示す充電電力上限値Win、および、バッテリ100からの放電電力の制限値を示す放電電力上限値Woutを設定する。そして、ECU300は、バッテリ100への充電電力が充電電力上限値Winを上回らず、かつ、バッテリ100からの放電電力が放電電力上限値Woutを上回らないようにバッテリ100の充放電を制御する。
<Battery charge / discharge control>
As the main control executed by the
<バッテリのオープン故障>
図5は、バッテリ100のオープン故障を説明するための図である。たとえばブロック101に示すように、セル110のケース111内部の電解液または電解液に含まれる添加剤等が分解されてケース111内部の圧力が上昇し、蓋部112に内蔵されたCIDが作動する場合がある。
<Battery open failure>
FIG. 5 is a diagram for explaining an open failure of the
また、たとえばブロック102に示すように、セル110に直列に接続されたヒューズ120が断裂する場合がある。詳細には、ヒューズ120は、通電時にはジュール熱により加熱されて膨張する一方で、非通電時(または低電流時)には雰囲気により冷却されて収縮する。この冷熱サイクルによりヒューズ120が疲労破壊を起こして断裂する可能性がある。
For example, as shown in a
あるいは、たとえばブロック103に示すように、ブロック103内で断線(たとえば図示しないバスバの断裂)が起こる可能性がある。
Alternatively, for example, as shown in a
このようなオープン故障が発生すると、バッテリ100の充放電電流は、オープン故障の発生箇所を流れなくなる。しかし、各ブロック101〜10nでは複数のセル110が並列に接続されているため、オープン故障が発生しても、そのブロック内の他の正常なセル110には充放電電流が流れ得る。この場合、充放電電流がオープン故障箇所を流れなくなった分だけ、他の正常なセル110を流れる充放電電流が大きくなり得る。その結果、正常なセル110の劣化(ハイレート劣化)が進行してしまう可能性がある。したがって、正常なセル110を保護するために、バッテリ100のオープン故障が発生した場合には、バッテリ100が正常な場合と比べて、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを低く設定することで、充放電の制限を強化することが望ましい。
When such an open failure occurs, the charging / discharging current of the
バッテリ100のオープン故障の有無(およびオープン故障数N)は、たとえば特許文献1に開示されているように、ブロック電圧V1〜Vnの変動量に基づいて判定することが考えられる。プラグインハイブリッド車両である車両1においては、外部充電時にバッテリ100のSOCの回復に伴い各ブロック電圧V1〜Vnが上昇するため、オープン故障を正確に判定することが可能である。
The presence / absence of an open failure (and the number N of open failures) of the
しかしながら、ユーザの使用態様によっては、プラグインハイブリッド車両であっても外部充電が長期間実施されない場合がある。そうすると、ブロック電圧V1〜Vnの上昇が起こらないのでオープン故障を判定する機会を得られない。よって、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを適切に設定することができず、バッテリ100を適切に保護できない可能性がある。
However, depending on the use mode of the user, external charging may not be performed for a long time even in a plug-in hybrid vehicle. As a result, the block voltages V1 to Vn do not increase, so that an opportunity to determine an open failure cannot be obtained. Therefore, charging power upper limit value Win and discharging power upper limit value Wout cannot be set appropriately, and
そこで、本実施の形態においては、外部充電実施後の「経過時間」Tを取得し、取得された経過時間Tと、単位時間当たりに複数のセル110のうちのいずれかのセルにオープン故障が発生する確率である「故障発生確率」とを用いて、オープン故障数Nを推定する構成を採用する。オープン故障は統計的確率で発生し、その統計的確率(故障発生確率)は実験またはシミュレーションにより予め取得することができる。したがって、外部充電実施後の経過時間Tと故障発生確率との乗算によりオープン故障数Nを推定することが可能である。以下、この推定手法について、より詳細に説明する。
Therefore, in the present embodiment, the “elapsed time” T after the external charging is performed is acquired, and there is an open failure in the acquired elapsed time T and any one of the plurality of
図6は、オープン故障数Nの推定手法を説明するための図である。図6(A)において、横軸は経過時間を示す。縦軸は、時間の経過とともにセル110がオープン故障に至る指数である「故障指数」Fを示す。故障指数Fには、大小関係を比較するための判定値Sk(k:自然数)が予め定められる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method for estimating the number N of open faults. In FIG. 6A, the horizontal axis represents elapsed time. The vertical axis represents a “failure index” F, which is an index for the
バッテリ100におけるオープン故障の発生のしやすさは、バッテリ100の電流IB、温度TB、またはSOCの影響を受ける。具体的には、電流IBが相対的に大きいほど、冷熱サイクルにおけるジュール熱が大きくなるので、ヒューズ120が断裂しやすくなる。また、温度TBまたはSOCが相対的に高いほど、電解液および添加剤等の分解が起こりやすくなるので、CIDが作動しやすくなる。
Ease of occurrence of an open failure in
直線L1の傾きは、バッテリ100のある使用条件下(バッテリ100の電流IB、温度TB、またはSOCに関する条件下)における故障発生確率を表す。直線L1の傾きが大きいほど、すなわち故障発生確率が高いほど、故障指数Fが早く増加する。直線L2は、直線L1の条件とは異なる条件下(直線L1と比べてオープン故障が発生しにくい条件下)において、時間の経過とともに故障指数Fが増加する様子を表す。 The slope of the straight line L1 represents a failure occurrence probability under a certain use condition of the battery 100 (a condition relating to the current IB, temperature TB, or SOC of the battery 100). The greater the slope of the straight line L1, that is, the higher the failure occurrence probability, the faster the failure index F increases. The straight line L2 represents a state in which the failure index F increases with the passage of time under a condition different from the condition of the straight line L1 (a condition in which an open failure is unlikely to occur compared to the straight line L1).
直線L1に示すように、時刻t0において外部充電が終了すると、その後の時間の経過とともに(経過時間Tの増加とともに)故障指数Fが増加する。故障指数Fが判定値S1に達すると、オープン故障数N=1であると判定(推定)される。時間経過に伴い故障指数Fがさらに増加して判定値S2に達すると、オープン故障数N=2であると判定される。図6(A)では判定値としてS1,S2のみが示されているが、判定値はS3以降も定められる。故障指数Fが判定値Skに達すると、オープン故障数N=kであると判定される。 As indicated by the straight line L1, when the external charging ends at time t0, the failure index F increases with the passage of time thereafter (with the increase of the elapsed time T). When the failure index F reaches the determination value S1, it is determined (estimated) that the number of open failures N = 1. When the failure index F further increases with time and reaches the determination value S2, it is determined that the number of open failures N = 2. In FIG. 6A, only S1 and S2 are shown as determination values, but the determination values are also determined after S3. When the failure index F reaches the determination value Sk, it is determined that the number of open failures N = k.
たとえばヒューズ120の断裂とCIDの作動とは基本的には互いに独立した事象であるので、ヒューズ120の断裂によるオープン故障数と、CIDの作動によるオープン故障数とは、別々に算出することが望ましい。オープン故障の要因毎にオープン故障数が算出され、その和がバッテリ100にて発生したオープン故障数N(全数)として用いられる。
For example, since the
なお、図6(A)に示す直線L1,L2以外にも故障発生確率に応じて様々な直線を採用することができる。また、L3に示すように、バッテリ100の使用条件に応じて故障発生確率(すなわち傾き)を所定時間毎に変更してもよい。所定時間毎に算出された故障指数を積算することにより、故障指数F(積算値)を算出することができる。
In addition to the straight lines L1 and L2 shown in FIG. 6A, various straight lines can be adopted depending on the failure occurrence probability. Further, as indicated by L3, the failure occurrence probability (that is, the slope) may be changed every predetermined time according to the use condition of the
<判定値の設定>
各判定値Skは、実験またはシミュレーションに基づいて予め定められる。以下では判定値S1の設定手法の一例を代表的に説明するが、他の判定値の設定手法も同様である。
<Setting judgment value>
Each determination value Sk is determined in advance based on experiments or simulations. Hereinafter, an example of a method for setting the determination value S1 will be described as a representative example, but other determination value setting methods are also the same.
図6(B)は、判定値S1の設定手法の一例を説明するための図である。図6(B)は、故障指数Fを確率変数とする確率密度関数を示す。確率密度関数は正規分布に近似される。たとえば図6(B)に示すように、少なくとも1つのセルにほぼ確実にオープン故障が発生する(たとえば標準偏差をσとして故障指数F=平均値+3σになる)だけ故障指数Fが増加するときの値を判定値S1として設定することができる。なお、図5(B)にて説明したようにオープン故障には複数の要因が存在するので、判定値Skは、各要因のリスクの大きさに応じて設定することが好ましい。 FIG. 6B is a diagram for explaining an example of a method for setting the determination value S1. FIG. 6B shows a probability density function with the failure index F as a random variable. The probability density function is approximated by a normal distribution. For example, as shown in FIG. 6 (B), when an open fault occurs almost certainly in at least one cell (for example, when the standard deviation is σ and the fault index F = average value + 3σ), the fault index F increases. A value can be set as the determination value S1. As described with reference to FIG. 5B, since there are a plurality of factors in the open failure, the determination value Sk is preferably set according to the magnitude of the risk of each factor.
<充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutの設定>
図7は、本実施の形態におけるバッテリ100の充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutの設定処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、所定条件成立時または所定時間間隔毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、このフローチャートに含まれる各ステップは、基本的にはECU300によるソフトウェア処理によって実現されるが、ECU300内に作製された専用のハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。
<Setting of charge power upper limit Win and discharge power upper limit Wout>
FIG. 7 is a flowchart for illustrating processing for setting charging power upper limit value Win and discharging power upper limit value Wout of
S10において、ECU300は、外部充電実施時からの経過時間Tを取得する。外部充電中にはブロック電圧V1〜Vnに基づいてオープン故障数Nを算出することが可能である。したがって、そのような手法ではオープン故障数Nを算出することができなくなった外部充電終了後の経過時間Tが取得される。
In S10, the
S20において、ECU300は、S10にて取得した経過時間Tと、バッテリ100の使用条件とから故障指数Fを算出する。図6(A)にて説明したように、経過時間Tに故障発生確率を乗算することにより故障指数Fを算出することができる。
In S20, the
S30において、ECU300は、S20にて算出した故障指数Fが所定の判定値Sk以上であるか否かを判定する。なお、判定値Skの初期値はS1(すなわちk=1)に設定される。
In S30, the
故障指数Fが判定値Sk以上の場合(S30においてYES)、ECU300は、オープン故障数Nを1だけインクリメントする(S40)。なお、オープン故障数Nの初期値は、外部充電中にブロック電圧V1〜Vnの変動量に基づいて算出された値に設定される。すなわち、外部充電中にブロック電圧V1〜Vnの変動量に基づいて算出されたオープン故障数に、外部充電後に推定されたオープン故障数が加算される。
When failure index F is equal to or greater than determination value Sk (YES in S30),
S50において、ECU300は、判定値Sk(における添字k)を1だけインクリメントする。その後、ECU300は、処理をS60に進める。
In S50,
S50の処理実行後あるいは故障指数Fが判定値Sk未満の場合(S30においてNO)に、ECU300は、オープン故障数Nに応じて充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを設定する(S60)。
After execution of the process of S50 or when the failure index F is less than the determination value Sk (NO in S30), the
図8は、オープン故障数Nに応じた充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutの設定手法を説明するための図である。図8において、横軸はオープン故障数Nを示す。縦軸は、バッテリ100の充放電電力を示す。図8に示すように、オープン故障数Nが大きいほど、充電電力上限値Win(絶対値)は低く設定される。また、オープン故障数Nが大きいほど、放電電力上限値Wout(絶対値)は低く設定される。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for setting the charging power upper limit value Win and the discharging power upper limit value Wout according to the number N of open failures. In FIG. 8, the horizontal axis represents the number N of open failures. The vertical axis represents the charge / discharge power of the
図7に戻り、S70において、ECU300は、オープン故障数Nが所定の基準値以上であるか否かを判定する。オープン故障数Nが基準値以上の場合(S70においてYES)、ECU300は、バッテリ100の異常をユーザに報知する(S80)。報知手法は特に限定されるものではないが、たとえば警告灯(図示せず)を点灯させたり、カーナビゲーションシステムのディスプレイ(図示せず)に異常を示すメッセージを表示したりすることができる。報知を受けたユーザは、車両1をディーラに持ち込んでバッテリ100の修理または交換を依頼することができる。その後、ECU300は処理をメインルーチンに戻す。
Returning to FIG. 7, in S70, the
オープン故障数Nが基準値未満の場合(S70においてNO)には、ECU300は、バッテリ100の異常をユーザに報知することなく処理をメインルーチンに戻す。その後、図7に示すフローチャートが所定条件成立時または所定時間間隔毎にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行されることにより、オープン故障数Nおよび判定値Skが時間の経過とともに次第に増加する。
When open failure number N is less than the reference value (NO in S70),
以上のように、本実施の形態によれば、外部充電実施後の経過時間Tと故障発生確率とを用いてオープン故障数Nが推定される。これにより、ブロック電圧V1〜Vnの変動等の実測値に基づいてオープン故障数Nを算出できなくとも、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを適切な値に設定することができるので、バッテリ100を適切に保護することができる。
As described above, according to the present embodiment, the number N of open failures is estimated by using the elapsed time T after the external charging is performed and the failure occurrence probability. Thereby, even if the open failure number N cannot be calculated based on the actual measurement values such as fluctuations in the block voltages V1 to Vn, the charging power upper limit value Win and the discharging power upper limit value Wout can be set to appropriate values. The
より詳細に説明すると、オープン故障数Nが未知であるにもかかわらずバッテリ100を保護するためには、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Wout(これらの絶対値)をできるだけ低い値に設定することが求められる。しかし、その場合にはバッテリ100の充放電が過度に制限されてバッテリ100を十分に活用することができず、車両1の燃費が悪化してしまう可能性がある。
More specifically, in order to protect the
これに対し、本実施の形態によれば、オープン故障数Nの推定値に応じて充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを設定できるので、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを過度に低い値に設定することを避けることができる。これにより、バッテリ100を十分に活用することができるため、車両1の燃費を向上させることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the charging power upper limit value Win and the discharging power upper limit value Wout can be set according to the estimated value of the number N of open failures, and therefore the charging power upper limit value Win and the discharging power upper limit value Wout are set. Setting it to an excessively low value can be avoided. Thereby, since the
なお、外部充電を実施することで充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを適切な値に設定可能になることを、たとえば車両1のオーナーズマニュアルに記載することでユーザに知らせることが望ましい。そのような知識を得たユーザは外部充電を積極的に実施することが期待できるので、車両1のEV走行(エンジンを使用しない走行)が行なわれる頻度が増加し、車両1の燃費向上を図ることができる。
In addition, it is desirable to inform the user that the charge power upper limit value Win and the discharge power upper limit value Wout can be set to appropriate values by performing external charging, for example, in the owner's manual of the
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1 車両、10,20 モータジェネレータ、101〜10n ブロック、30 動力分割機構、40 エンジン、50 PCU、60 SMR、70 インレット、80 AC/DCコンバータ、90 CHR、100 バッテリ、110 セル、111 ケース、112 蓋部、113 正極端子、113A,114A 端子板、113B,114B ボルト、114 負極端子、115 排出弁、120 ヒューズ、200 監視ユニット、201〜20n 電圧センサ、300 ECU、400 充電ケーブル、410 プラグ、420 コネクタ、430 電線、500 外部電源、510 コンセント。 1 vehicle, 10, 20 motor generator, 101 to 10n block, 30 power split mechanism, 40 engine, 50 PCU, 60 SMR, 70 inlet, 80 AC / DC converter, 90 CHR, 100 battery, 110 cell, 111 case, 112 Lid part, 113 positive terminal, 113A, 114A terminal plate, 113B, 114B bolt, 114 negative terminal, 115 discharge valve, 120 fuse, 200 monitoring unit, 201-20n voltage sensor, 300 ECU, 400 charging cable, 410 plug, 420 Connector, 430 electric wire, 500 external power supply, 510 outlet.
Claims (1)
前記バッテリは、互いに直列に接続された複数の電池ブロックを含み、
前記複数の電池ブロックの各々は、互いに並列に接続された複数のセルを有し、
前記ハイブリッド車両は、前記バッテリへの充電電力が充電電力上限値を上回らず、かつ、前記バッテリからの放電電力が放電電力上限値を上回らないように前記バッテリの充放電を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記外部充電実施後の経過時間と、単位時間当たりに前記複数のセルのうちのいずれかのセルに故障が発生する確率とを用いて、故障したセルの数を算出し、前記故障したセルの数が大きいほど、前記充電電力上限値および前記放電電力上限値を低く設定する、ハイブリッド車両。 A hybrid vehicle configured to be able to perform external charging for charging a battery with electric power supplied from an external power source,
The battery includes a plurality of battery blocks connected in series with each other,
Each of the plurality of battery blocks has a plurality of cells connected in parallel to each other,
The hybrid vehicle further includes a control device that controls charging / discharging of the battery so that charging power to the battery does not exceed a charging power upper limit value and discharging power from the battery does not exceed a discharging power upper limit value. Prepared,
The control device calculates the number of failed cells by using an elapsed time after the external charging is performed and a probability that a failure occurs in any one of the plurality of cells per unit time, The hybrid vehicle that sets the charge power upper limit value and the discharge power upper limit value lower as the number of the failed cells is larger.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107933357A (en) * | 2017-12-07 | 2018-04-20 | 合肥国盛电池科技有限公司 | Novel power battery group charging control device |
CN109920964A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 比亚迪股份有限公司 | Battery system and electric car |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000340266A (en) * | 1999-05-28 | 2000-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Abnormality detection in using battery in parallel |
JP2009216448A (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | Abnormality detection device for battery pack |
-
2016
- 2016-02-17 JP JP2016027707A patent/JP2017147842A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000340266A (en) * | 1999-05-28 | 2000-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Abnormality detection in using battery in parallel |
JP2009216448A (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | Abnormality detection device for battery pack |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107933357A (en) * | 2017-12-07 | 2018-04-20 | 合肥国盛电池科技有限公司 | Novel power battery group charging control device |
CN109920964A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 比亚迪股份有限公司 | Battery system and electric car |
EP3726624A4 (en) * | 2017-12-13 | 2020-12-23 | BYD Company Limited | Battery system and electric vehicle |
JP2021507452A (en) * | 2017-12-13 | 2021-02-22 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | Battery system and electric vehicle |
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