JP2019057455A - Control apparatus of secondary battery and control method - Google Patents

Control apparatus of secondary battery and control method Download PDF

Info

Publication number
JP2019057455A
JP2019057455A JP2017182061A JP2017182061A JP2019057455A JP 2019057455 A JP2019057455 A JP 2019057455A JP 2017182061 A JP2017182061 A JP 2017182061A JP 2017182061 A JP2017182061 A JP 2017182061A JP 2019057455 A JP2019057455 A JP 2019057455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
temperature
battery
resistance value
cooling
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.)
Granted
Application number
JP2017182061A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6837408B2 (en
JP2019057455A5 (en
Inventor
修子 山内
Shuko Yamauchi
修子 山内
智晃 高橋
Tomoaki Takahashi
智晃 高橋
健志 篠宮
Kenji Shinomiya
健志 篠宮
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2017182061A priority Critical patent/JP6837408B2/en
Publication of JP2019057455A publication Critical patent/JP2019057455A/en
Publication of JP2019057455A5 publication Critical patent/JP2019057455A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6837408B2 publication Critical patent/JP6837408B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • 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
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

To suppress deterioration of a battery during cooling of a secondary battery at a low temperature, and an output fluctuation in accordance with variation of the deterioration of the battery.SOLUTION: A control apparatus of a secondary battery, comprises: the secondary battery; a cooling device that inlets an outer air and cools the secondary battery by the outer air; a first temperature sensor detecting a temperature of the outer air; a second temperature sensor detecting the temperature of the secondary battery; and a control part that controls an operation of the secondary battery and the cooling device. The control part changes a cooling speed by the cooling device when a difference of a first inner resistance value of the secondary battery at the temperature of the outer air detected by the first temperature sensor and a second inner resistance value at the temperature of the secondary battery detected by the second temperature sensor is less than and is equal to a predetermined threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、二次電池の制御装置および制御方法に関し、特に鉄道車両用の二次電池に好適である。   The present invention relates to a control device and a control method for a secondary battery, and is particularly suitable for a secondary battery for a railway vehicle.

現在、地球環境問題が大きくクローズアップされてきており、地球温暖化を防止するために、あらゆる場面で炭酸ガスの排出削減が求められている。こうした背景から、炭酸ガスの大きな排出源の一つであるガソリンエンジンを使用した自動車については、ハイブリッド電気自動車や電気自動車などへの代替が進んでいる。   At present, global environmental problems have been greatly improved, and in order to prevent global warming, reduction of carbon dioxide emissions is required in every situation. Against this background, automobiles using gasoline engines, which are one of the major sources of carbon dioxide, are being replaced by hybrid electric cars and electric cars.

蓄電池としては、充放電が可能な、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどが存在し、特に、リチウムイオン電池などの高出力密度の電池セルを複数個備える二次電池システムは、産業用途に広く用いられ、特に近年では、車両用の蓄電システムとして、高電圧化、大容量化された二次電池システムが普及し始めている。   Storage batteries include chargeable / dischargeable lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride batteries, lead batteries, electric double layer capacitors and the like, and in particular, two or more battery cells having high output density such as lithium ion batteries. Secondary battery systems are widely used for industrial applications, and in recent years, secondary battery systems with higher voltages and larger capacities have begun to become popular as power storage systems for vehicles.

この二次電池システムは、鉄道車両の分野においても、省エネルギー化を図るため広く利用されている。その種類としては、ディーゼルエンジンで駆動される発電機と二次電池システムを組み合わせて、モータに電力を供給するハイブリッド鉄道車両、また、電気車に搭載し回生負荷が無いときにその回生電力を二次電池に吸収する電車システム、さらに、架線レス化を目的した電車線と二次電池システムのハイブリッド電車(駅間は二次電池システムを電源として走行し駅で二次電池システムへの充電を行う)などの用途がある。   This secondary battery system is also widely used in the field of railway vehicles in order to save energy. The types include hybrid power trains that combine a generator driven by a diesel engine and a secondary battery system to supply power to the motor, and those that are installed in electric vehicles and have no regenerative load. A train system that absorbs secondary batteries, and a hybrid train consisting of a train line and a secondary battery system for the purpose of eliminating overhead lines (running between stations using the secondary battery system as a power source and charging the secondary battery system at the station ).

動力用電源に代表される大型の二次電池は、高出力、大容量であることが必要である。そのため、こうした大型の二次電池を構成する蓄電池モジュールは、一般に複数の電池セルを直並列に接続して構成される。また、各電池セルは、リチウムイオン電池が多用される。   A large-sized secondary battery represented by a power source for power needs to have a high output and a large capacity. Therefore, a storage battery module that constitutes such a large secondary battery is generally configured by connecting a plurality of battery cells in series and parallel. Moreover, a lithium ion battery is frequently used for each battery cell.

蓄電池には、安全な製品として動作を保証する使用可能温度範囲、また、所定の性能を満足できる使用温度範囲が、それぞれ装置の仕様として決まっていることが一般的である。これらの使用温度範囲の上下限を超えて蓄電池を稼働することは、電池システムが故障する原因となり、また、電池システムの寿命を早める原因となるため避けなければならない。一般にリチウムイオン電池等の二次電池は、高温での保存や充放電を繰り返すごとに劣化が加速進行し、電池容量が減少すると共に内部抵抗が上昇することで出力の変動が生じる。   In general, the storage battery has a usable temperature range that guarantees operation as a safe product and a usable temperature range that can satisfy a predetermined performance as a specification of the device. Operating the storage battery beyond the upper and lower limits of these operating temperature ranges is a cause of failure of the battery system and a cause of shortening the life of the battery system, and must be avoided. In general, in a secondary battery such as a lithium ion battery, deterioration is accelerated and accelerated every time storage and charging / discharging are repeated at high temperatures.

例えば、自動車に積載する場合は、夏期のアスファルトからの照り返しや炎天下の駐車により蓄電池の環境温度が上昇し、その外気で冷却している場合は電池の温度が上昇し、劣化が進む懸念がある。そのため、電池の冷却方法は重要であり、例えば、特許文献1には、バッテリ温度と外気温度の送風装置の風量調節を、外気温度がバッテリ温度を超えるときに、バッテリ温度以下の場合よりも風量が少なくなるよう制御する技術が開示されている。   For example, when mounted on a car, the environmental temperature of the storage battery rises due to reflection from asphalt in summer and parking in the sun, and there is a concern that the battery temperature rises when it is cooled by the outside air and the deterioration progresses . Therefore, the battery cooling method is important. For example, Patent Document 1 discloses that the air volume adjustment of the air blower for the battery temperature and the outside air temperature is performed when the outside air temperature exceeds the battery temperature than when the air temperature is lower than the battery temperature. A technique for controlling so as to reduce the amount is disclosed.

特開2014−148245号公報JP 2014-148245 A

鉄道車両は、自動車に比較してサイズも重量も格段に大きいため、鉄道車両に適用する蓄電池システムは、必要なエネルギーが大きく蓄電池システムのサイズも大きくなる。
図2は、鉄道車両に蓄電池システムを搭載する場合の収納例を示す図である。なお、鉄道車両では、進行方向が長手方向、枕木方向が短軸方向となる。蓄電池を搭載する場合には、蓄電池システムのサイズが大きいため、図2(a)に示す客室車両の屋根側、または、図2(b)に示す車両の床下側に、蓄電池を収納した電池箱11を車両に搭載する。あるいは、専用車両内(図示なし)に蓄電池を収納する場合もある。車両が細長いため、電池を外気で冷却する場合、自動車よりも内部の複数蓄電池に温度差が生じることになる。
Since a railway vehicle is much larger in size and weight than an automobile, a storage battery system applied to the railway vehicle requires a large amount of energy and a size of the storage battery system.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of storage when a storage battery system is mounted on a railway vehicle. In the railway vehicle, the traveling direction is the longitudinal direction, and the sleeper direction is the minor axis direction. When a storage battery is mounted, the storage battery system is large in size, so a battery box that houses the storage battery on the roof side of the cabin vehicle shown in FIG. 2 (a) or on the lower floor side of the vehicle shown in FIG. 2 (b). 11 is mounted on the vehicle. Alternatively, the storage battery may be stored in a dedicated vehicle (not shown). Since the vehicle is long and narrow, when the battery is cooled by outside air, a temperature difference is generated in the plurality of storage batteries inside than the automobile.

ここでいう電池箱とは、複数の単電池(以下では「セル」という場合もある)を組電池として構成した電池モジュール(以下では「組電池」という場合もある)、または、前記電池モジュールをさらに複数で構成し筺体に内蔵した蓄電池ユニットを少なくとも1つ以上1つの筺体ユニットに納めた蓄電装置を指す。電池箱内には、電池の他に、制御基板やセンサ、そのほかの電気的機械的構造部品も含む。   The battery box here refers to a battery module (hereinafter also referred to as “assembled battery”) constituted by a plurality of single cells (hereinafter also referred to as “cells”) as an assembled battery, or the battery module. Furthermore, it indicates a power storage device in which at least one or more storage battery units configured and built in a housing are housed in one housing unit. In addition to the battery, the battery box includes a control board, a sensor, and other electromechanical structural parts.

図3は、二次電池の温度に対する内部抵抗の特性の一例を示す図である。二次電池、特にリチウムイオン電池では、図3に示すように、25℃での内部抵抗値を基準とすると低温では数倍となり著しく抵抗が大きくなる。組電池において温度差が生じた場合、入出力の変動が大きくなりシステム電圧が不安定となり、蓄電池の劣化のばらつきが大きくなるなどの不具合が生じることが分かった。特に、寒冷地域においては、低温空気によって冷却した場合に電池の劣化が大きくなることが近年明らかになった。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the characteristic of the internal resistance with respect to the temperature of the secondary battery. In a secondary battery, particularly a lithium ion battery, as shown in FIG. 3, when the internal resistance value at 25 ° C. is used as a reference, the resistance becomes remarkably large at a low temperature. It has been found that when a temperature difference occurs in the assembled battery, the fluctuation of input / output becomes large, the system voltage becomes unstable, and a problem such as a large variation in deterioration of the storage battery occurs. In particular, in cold regions, it has become clear in recent years that battery deterioration increases when cooled by low-temperature air.

特許文献1に記載の方法は、電池温度より外気が低い場合、電池が低温時でも風量が大きいため、リチウムイオン電池の場合には内部抵抗が低温で著しく大きくなるため、冷却し過ぎて過電圧が生じ、システム停止してしまう懸念がある。また、鉄道車両においては、進行時の走行風は往路と復路では環境が異なり温度ばらつきが大きくなる懸念がある。従来技術では、二次電池の高温時の劣化による容量の減少については考慮されているが、低温による内部抵抗の上昇については考慮されていない。   In the method described in Patent Document 1, when the outside air is lower than the battery temperature, the air volume is large even when the battery is at a low temperature. In the case of a lithium ion battery, the internal resistance becomes remarkably large at a low temperature. There is a concern that the system will stop. Moreover, in a railway vehicle, there is a concern that the traveling wind at the time of traveling is different in the environment on the forward path and the return path, and the temperature variation becomes large. In the prior art, a reduction in capacity due to deterioration of the secondary battery at a high temperature is considered, but an increase in internal resistance due to a low temperature is not considered.

本発明に係る二次電池の制御装置は、二次電池と、外気を取り込み取り込んだ当該外気により二次電池を冷却する複数の冷却機から成る冷却装置と、外気の温度を検知する第1温度センサと、二次電池の温度を検知する複数の第2温度センサと、二次電池および冷却装置の運転を制御する制御部とを備え、制御部は、第1温度センサが検知した外気の温度情報と第2温度センサが検知した二次電池の温度情報とにより冷却機それぞれを制御することを特徴とする。
さらには、制御部は、第1温度センサが検知した外気の温度時での二次電池の第1内部抵抗値と第2温度センサが検知した二次電池の温度時での二次電池の第2内部抵抗値との抵抗値差が、所定の閾値より未満の場合と以上の場合とにより、冷却装置による冷却速度を変化させることを特徴とする。
A control device for a secondary battery according to the present invention includes a secondary battery, a cooling device including a plurality of coolers that cool the secondary battery by the outside air that has been taken in and taken in, and a first temperature that detects the temperature of the outside air. A sensor, a plurality of second temperature sensors that detect the temperature of the secondary battery, and a control unit that controls the operation of the secondary battery and the cooling device, and the control unit detects the temperature of the outside air detected by the first temperature sensor Each of the coolers is controlled by the information and the temperature information of the secondary battery detected by the second temperature sensor.
In addition, the control unit may include a first internal resistance value of the secondary battery at the temperature of the outside air detected by the first temperature sensor and a second value of the secondary battery at the temperature of the secondary battery detected by the second temperature sensor. (2) The cooling rate by the cooling device is changed depending on whether the difference between the resistance value and the internal resistance value is less than a predetermined threshold value or more.

本発明によれば、大型蓄電池システムの電池温度のばらつきが抑制され、電池の劣化のばらつきと抵抗値変化を抑えることで、蓄電池を安定的に長期利用することが可能になる。特に、鉄道車両用の大型蓄電池システムに対しては有効である。   According to the present invention, variation in battery temperature of a large-sized storage battery system is suppressed, and it is possible to stably use a storage battery for a long time by suppressing variation in battery deterioration and change in resistance value. In particular, it is effective for a large storage battery system for a railway vehicle.

本発明に係る二次電池制御システムの制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow of the secondary battery control system which concerns on this invention. 鉄道車両に蓄電池システムを搭載する場合の収納例を示す図である。It is a figure which shows the example of a storage in the case of mounting a storage battery system in a rail vehicle. 二次電池の温度に対する内部抵抗の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the internal resistance with respect to the temperature of a secondary battery. 本発明に係る二次電池制御システムの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the secondary battery control system which concerns on this invention. 本発明に係る、エンジンと蓄電装置とによって駆動されるハイブリッド車両システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the hybrid vehicle system driven by the engine and electrical storage apparatus based on this invention. 図5に示す蓄電装置の一般的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the general structural example of the electrical storage apparatus shown in FIG. 鉄道車両に蓄電池を搭載する場合の本発明に係る電池箱の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the battery box which concerns on this invention in the case of mounting a storage battery in a rail vehicle. 本発明に係る電池箱内部を上部からみた配置例(配置例1)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of arrangement | positioning (arrangement example 1) which looked at the inside of the battery box which concerns on this invention from the upper part. 本発明に係る電池箱内部の別の配置例(配置例2)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of arrangement | positioning (arrangement example 2) inside the battery box which concerns on this invention. 本発明に係る電池箱内部の別の配置例(配置例3)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of arrangement | positioning (placement example 3) inside the battery box which concerns on this invention. 本発明に係る電池箱内部の別の配置例(配置例4)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of arrangement | positioning (placement example 4) inside the battery box which concerns on this invention. 本発明に係る電池箱の断面図により、電池モジュールの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a battery module by sectional drawing of the battery box which concerns on this invention. 本発明に係る電池箱の筺体内部の電池モジュールの構造例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of the battery module inside the housing of the battery box which concerns on this invention. 電池の温度と抵抗値との関係を示すグラフ、および、電池温度と風量風速との関係を示すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which shows the relationship between the temperature of a battery, and a resistance value, and the graph which shows the relationship between battery temperature and an air volume wind speed. 本発明に係る、風量風速を変更する制御方式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control system which changes the air volume wind speed based on this invention. 本発明に係る冷却装置としてファンを使用する場合のファン制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the fan control in the case of using a fan as a cooling device which concerns on this invention. 本発明に係る冷却制御のためのフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart for the cooling control which concerns on this invention. 本発明に係る電池制御のフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart of the battery control which concerns on this invention. 一般的な電池制御のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of general battery control. 本発明に係る冷却制御時の許容電流指令値の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of the allowable electric current command value at the time of the cooling control which concerns on this invention. 温度とSOCのパラメータによって決まる電池の抵抗値を示す図である。It is a figure which shows the resistance value of the battery decided by the parameter of temperature and SOC.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。また、以下では、二次電池を、単に「電池」と略して称する。
図1は、本発明に係る二次電池制御システムの制御フローを示す図である。
外気温度Tout、電池最高温度Tmaxおよび電池最低温度Tminが、検出部1で検出された後、温度演算部2に入力される。複数の温度情報から、温度演算部2は、外気と電池との温度差、電池温度に対する抵抗値の特性を用いて電池温度の差に基づく電池モジュール内の抵抗差および電池モジュール筐体内の電池温度差などを計算する。このときに、電池特性情報部3に格納する、温度と抵抗との関係、SOCと抵抗との関係等を参照する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, the secondary battery is simply referred to as “battery”.
FIG. 1 is a diagram showing a control flow of a secondary battery control system according to the present invention.
The outside air temperature Tout, the battery maximum temperature Tmax, and the battery minimum temperature Tmin are detected by the detection unit 1 and then input to the temperature calculation unit 2. From the plurality of temperature information, the temperature calculation unit 2 uses the temperature difference between the outside air and the battery, the resistance difference with respect to the battery temperature, the resistance difference in the battery module based on the difference in battery temperature, and the battery temperature in the battery module housing. Calculate differences etc. At this time, reference is made to the relationship between temperature and resistance, the relationship between SOC and resistance, etc. stored in the battery characteristic information section 3.

温度演算部2で計算された結果は、冷却制御部4と許容電流計算部5とにそれぞれ入力される。冷却制御部4からはファン稼動速度などの冷却制御信号が、許容電流計算部5からは許容電流指令が、それぞれシステム制御部6に与えられ、電池モジュールが制御される。温度演算は、全体の蓄電装置内の複数の冷却装置に応じて実行され、それに基づいて冷却が実施される。   The results calculated by the temperature calculation unit 2 are input to the cooling control unit 4 and the allowable current calculation unit 5, respectively. A cooling control signal such as a fan operating speed is supplied from the cooling control unit 4 and an allowable current command is supplied from the allowable current calculation unit 5 to the system control unit 6 to control the battery module. The temperature calculation is executed according to a plurality of cooling devices in the entire power storage device, and cooling is performed based on the temperature calculation.

図4は、本発明の実施形態を示す実施例として、二次電池制御システムの基本構成を示す図である。
図4に示す二次電池制御システムは、二次電池である電池モジュール22を制御するためのシステムであり、検出部20、電池制御部30、冷却条件演算部40、上位制御部60、負荷制御部70および冷却装置制御部71から構成される。
FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of a secondary battery control system as an example showing the embodiment of the present invention.
The secondary battery control system shown in FIG. 4 is a system for controlling the battery module 22, which is a secondary battery, and includes a detection unit 20, a battery control unit 30, a cooling condition calculation unit 40, a host control unit 60, and load control. Part 70 and a cooling device controller 71.

蓄電池21は、正極および負極を有する単電池(図示なし)を複数接続した電池モジュール(組電池)22を直列接続して構成される。蓄電池21は、図示しない負荷と接続され、負荷に対して電力を供給する。   The storage battery 21 is configured by connecting in series a battery module (assembled battery) 22 in which a plurality of cells (not shown) having a positive electrode and a negative electrode are connected. The storage battery 21 is connected to a load (not shown) and supplies power to the load.

検出部20は、蓄電池21の状態に関する様々な情報を検出する。たとえば、蓄電池21の総電流、総電圧、筐体の中の環境温度、電池の最高温度、電池の平均温度、電池の最低温度、各単電池の温度およびセル電圧等の各種データを検出する。検出部20で検出された各種データは、電池制御部30と冷却条件演算部40とにそれぞれ入力される。冷却条件演算部40には外気温度の情報も入力される。   The detection unit 20 detects various information related to the state of the storage battery 21. For example, various data such as the total current and total voltage of the storage battery 21, the environmental temperature in the housing, the maximum battery temperature, the average battery temperature, the minimum battery temperature, the temperature of each cell, and the cell voltage are detected. Various data detected by the detection unit 20 are input to the battery control unit 30 and the cooling condition calculation unit 40, respectively. Information on the outside air temperature is also input to the cooling condition calculation unit 40.

電池制御部30は、検出部20から入力された各種データに基づいて、現在の蓄電池21の充電状態(SOC)を計算すると共に、異常状態の検知、入出力可能な電力の計算を行う。さらに、上位制御部全体のシステム電力の計算や温度コントロール指令の生成などの処理を実行する。電池制御部30で求められたこれらの情報は、上位制御部60に入力される。   The battery control unit 30 calculates the current state of charge (SOC) of the storage battery 21 based on various data input from the detection unit 20, detects an abnormal state, and calculates input / output power. Further, processing such as calculation of system power of the entire upper control unit and generation of a temperature control command is executed. These pieces of information obtained by the battery control unit 30 are input to the host control unit 60.

冷却条件演算部40は、検出部20から入力された各種データと外気温度に基づいて、蓄電池21の温度と抵抗値を推定する。この時、検出部20からの入力データから電池制御部30で演算したSOC値を使用する。現在の蓄電池21の温度と現在の外気温度とに基づいて、温度検出されている電池モジュール内の配置場所と抵抗値から現在の冷却流量を計算し、予め設定された冷却流量と比較する。この比較結果に基づいて目標冷却流量を決定する。   The cooling condition calculation unit 40 estimates the temperature and resistance value of the storage battery 21 based on various data input from the detection unit 20 and the outside air temperature. At this time, the SOC value calculated by the battery control unit 30 from the input data from the detection unit 20 is used. Based on the current temperature of the storage battery 21 and the current outside air temperature, the current cooling flow rate is calculated from the location in the battery module where the temperature is detected and the resistance value, and is compared with a preset cooling flow rate. A target cooling flow rate is determined based on the comparison result.

上位制御部60は、冷却条件演算部40で求めた目標冷却流量に基づいて制御指令を演算し、冷却装置制御部71に出力すると共に、負荷の動作状態を制御するための制御指令を演算し、負荷制御部70に出力する。   The host control unit 60 calculates a control command based on the target cooling flow rate obtained by the cooling condition calculation unit 40, outputs the control command to the cooling device control unit 71, and calculates a control command for controlling the operating state of the load. And output to the load control unit 70.

負荷制御部70は、電池制御部30の出力に基づいた上位制御部60からの制御指令に従って負荷の制御を実行する。
冷却装置制御部71は、上位制御部60からの制御指令に従って冷却装置の制御を実行する。
The load control unit 70 executes load control in accordance with a control command from the host control unit 60 based on the output of the battery control unit 30.
The cooling device control unit 71 executes control of the cooling device in accordance with a control command from the host control unit 60.

図5は、エンジンと蓄電装置とによって駆動されるハイブリッド車両システムの構成例を示す図である。
ハイブリッド車両システムは、エンジン201、エンジン201によって駆動され交流電力を出力する発電機202、交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置203、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置204、鉄道車両を駆動する電動機205、電動機205の出力を減速して輪軸(図示なし)に伝達する減速機(図示なし)および蓄電装置206を主な構成要素とする。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a hybrid vehicle system driven by the engine and the power storage device.
The hybrid vehicle system includes an engine 201, a generator 202 that is driven by the engine 201 and outputs AC power, a converter device 203 that converts AC power into DC power, an inverter device 204 that converts DC power into AC power, and drives a railway vehicle. The main components are an electric motor 205 that performs power transmission, a speed reducer (not illustrated) that decelerates the output of the electric motor 205 and transmits the output to a wheel shaft (not illustrated), and a power storage device 206.

エンジン201に軸で直結された発電機202は、U、VおよびWの3相の交流電力を発生し、コンバータ装置203は、この交流電力を直流電力に変換して出力する。インバータ装置204は、コンバータ装置203から出力される直流電力を可変電圧、可変周波数の3相交流電力に変換し、誘導電動機205に供給する。   A generator 202 directly connected to the engine 201 through a shaft generates three-phase AC power of U, V, and W, and the converter device 203 converts the AC power into DC power and outputs the DC power. The inverter device 204 converts the DC power output from the converter device 203 into three-phase AC power having a variable voltage and variable frequency, and supplies it to the induction motor 205.

蓄電装置206は、コンバータ装置203の出力側(直流側)に並列に接続され、車両の起動時に電力を補給する。平滑コンデンサ207は、インバータ装置204の入力側(直流側)に並列に接続され、インバータ入力電圧の変動を抑制する。SIV211は、静止型インバータであって、車両内で使用する電力を発生させる。   Power storage device 206 is connected in parallel to the output side (DC side) of converter device 203 and replenishes power when the vehicle is started. The smoothing capacitor 207 is connected in parallel to the input side (DC side) of the inverter device 204 and suppresses fluctuations in the inverter input voltage. SIV211 is a static inverter that generates electric power for use in the vehicle.

一方、制御部210は、電流検出器209aで検出したコンバータ出力電流Is、電圧検出器208で検出した平滑コンデンサ電圧および発電機回転周波数により、コンバータの制御演算を実行し、コンバータ装置203に対してコンバータPWM制御信号を出力する。また、制御部210は、電流検出器209b、209cおよび209dで検出した電動機電流Iu、IvおよびIw、電圧検出器208で検出した平滑コンデンサ電圧並びに電動機回転周波数により、インバータの制御演算を実行し、インバータ装置204に対してインバータPWM制御信号を出力する。   On the other hand, the control unit 210 executes converter control calculation based on the converter output current Is detected by the current detector 209a, the smoothing capacitor voltage detected by the voltage detector 208, and the generator rotation frequency, and A converter PWM control signal is output. Further, the control unit 210 performs inverter control calculation based on the motor currents Iu, Iv and Iw detected by the current detectors 209b, 209c and 209d, the smoothing capacitor voltage detected by the voltage detector 208 and the motor rotation frequency, An inverter PWM control signal is output to the inverter device 204.

蓄電装置206の図示しない電池状態演算部では、蓄電装置206の総電流、総電圧、蓄電装置206の温度および環境温度から、蓄電装置206の稼動状態を演算する。さらに、この電池状態演算部から出力される蓄電装置206の情報を受けた制御部210は、蓄電装置206の稼動状態を判断、蓄電装置206の充放電制御信号を出力する。   A battery state calculation unit (not shown) of the power storage device 206 calculates the operating state of the power storage device 206 from the total current, total voltage, temperature of the power storage device 206, and environmental temperature. Further, the control unit 210 that has received the information on the power storage device 206 output from the battery state calculation unit determines the operating state of the power storage device 206 and outputs a charge / discharge control signal for the power storage device 206.

図6は、図5に示す蓄電装置206の一般的な構成例を示す図である。
電流検出装置41と複数の電池モジュール(組電池)22を直列に接続した蓄電池21は、更に並列に接続される。電圧検出装置31で検出した総電圧と、電流検出装置41および42で検出した電流値とを状態検知部50の入力とし、状態検知部50は、電池の充電状態(SOC)、健全性(過電圧、過電流)等の状態を検知し、上位制御部60に対して許容電流や許容電力等の情報を出力する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a general configuration example of the power storage device 206 illustrated in FIG. 5.
The storage battery 21 in which the current detection device 41 and a plurality of battery modules (assembled batteries) 22 are connected in series is further connected in parallel. The total voltage detected by the voltage detection device 31 and the current value detected by the current detection devices 41 and 42 are input to the state detection unit 50. The state detection unit 50 determines the state of charge (SOC) and soundness (overvoltage) of the battery. , Overcurrent) and the like, and information such as allowable current and allowable power is output to the host control unit 60.

上位制御部60から入力される制御指令に基づいて負荷制御部70は、蓄電池21の充放電を実施する。先の図5に示す制御部210が、上位制御部60に相当する。図5に示す制御部210では、電池の冷却装置の制御信号も出力する。   Based on a control command input from the host control unit 60, the load control unit 70 performs charging / discharging of the storage battery 21. The control unit 210 shown in FIG. 5 corresponds to the host control unit 60. The control unit 210 shown in FIG. 5 also outputs a control signal for the battery cooling device.

図7は、鉄道車両に蓄電池を搭載する場合の電池箱の配置例を示し、車体12の屋根上に電池箱11を配置する場合の例である。制御指令発生装置を含む統括制御器10は床下にある(図2、参照)。   FIG. 7 shows an example of arrangement of battery boxes when a storage battery is mounted on a railway vehicle, and is an example of arrangement of battery boxes 11 on the roof of the vehicle body 12. The overall controller 10 including the control command generator is under the floor (see FIG. 2).

上述した電池箱11の配置例の場合に、電池箱11に対する冷却風の経路を図7において矢印で示す。図7(a)の配置では、進行方向に対してほぼ垂直に冷却風を取り入れ排出する。また、図7(b)の配置では、進行方向に対してほぼ平行に冷却風を取り入れ排出する。いずれも場合も、電池箱内の蓄電池は複数であることから、一般に、取り入れ口付近の電池よりも排風口付近の電池の電池温度が高くなる。図2(b)のような床下に配置される電池箱においても同様である。   In the case of the arrangement example of the battery case 11 described above, the path of the cooling air with respect to the battery case 11 is indicated by an arrow in FIG. In the arrangement of FIG. 7A, the cooling air is taken in and discharged almost perpendicularly to the traveling direction. In the arrangement shown in FIG. 7B, cooling air is taken in and discharged substantially parallel to the traveling direction. In either case, since there are a plurality of storage batteries in the battery box, the battery temperature in the vicinity of the exhaust outlet is generally higher than that in the vicinity of the intake opening. The same applies to the battery box arranged under the floor as shown in FIG.

次に、電池箱11の内部配置の配置例について、図8〜図11を用いて説明する。ここで、電池箱11は、内部に複数の蓄電池ユニット23を備え、少なくとも蓄電池ユニット23毎に冷却機34を設ける構造を有し、複数の冷却機34から冷却装置が構成される。
図8は、電池箱11の内部配置を上部からみた配置例1を示す断面図である。本発明では、図8に示すように、電池箱11は、電池温度を検知する電池温度センサ32を1つ以上設けた複数の蓄電池ユニット23、複数の冷却機34または電池箱11の筺体の外の外気温度を取得する外気温度センサ33を具備する。ここで、電池温度センサ32は、例えば、蓄電池ユニット23の筐体表面に設置し、外気温度センサ33は、例えば、複数の冷却機34の外側または電池箱11の筺体の外側に設置する。
Next, an arrangement example of the internal arrangement of the battery box 11 will be described with reference to FIGS. Here, the battery box 11 includes a plurality of storage battery units 23 inside, and has a structure in which a cooler 34 is provided at least for each storage battery unit 23, and the plurality of coolers 34 constitute a cooling device.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an arrangement example 1 when the internal arrangement of the battery box 11 is viewed from above. In the present invention, as shown in FIG. 8, the battery box 11 has a plurality of storage battery units 23 provided with one or more battery temperature sensors 32 for detecting the battery temperature, a plurality of coolers 34, or the outside of the casing of the battery box 11. An outside air temperature sensor 33 for obtaining the outside air temperature is provided. Here, the battery temperature sensor 32 is installed, for example, on the surface of the housing of the storage battery unit 23, and the outside air temperature sensor 33 is installed, for example, outside the plurality of coolers 34 or outside the casing of the battery box 11.

上記の構成を以て、外気温度時における電池の抵抗値と電池内の最低温度時における電池の抵抗値とを比較し、その抵抗値差が一定の閾値より大きい場合には、外気を取り込む速度を小さくする。これにより、外気取り入れ時に電池表面温度が急激に低下することを抑制し、蓄電池の内部抵抗が急峻に変化することを抑制できる。また、単電池の表面と内部の温度差がつくことによる電池の劣化を抑制することができ、蓄電システムを長期に利用することが可能となる。   With the above configuration, the resistance value of the battery at the outside air temperature is compared with the resistance value of the battery at the lowest temperature in the battery. To do. Thereby, it can suppress that the battery surface temperature falls rapidly at the time of taking in external air, and can suppress that the internal resistance of a storage battery changes rapidly. In addition, the deterioration of the battery due to the temperature difference between the surface and the inside of the unit cell can be suppressed, and the power storage system can be used for a long time.

更に、各蓄電池ユニット23の内部の電池温度が異なる場合には、各蓄電池ユニット23の冷却機34により冷媒の流量を個別に変化させる。これにより、一律にファン速度を変更した場合に、電池箱の位置により勾配が付いていたセル温度のばらつきを小さくすることが可能となり、電池温度の均一化を図ることができる。また、電池抵抗のばらつきが小さくなることで出力のばらつきを抑制でき、温度による劣化加速のばらつきの影響も小さくなるので、電池の使用期間を延ばすことができる。   Furthermore, when the battery temperature inside each storage battery unit 23 is different, the flow rate of the refrigerant is individually changed by the cooler 34 of each storage battery unit 23. As a result, when the fan speed is uniformly changed, it is possible to reduce the variation in cell temperature, which has a gradient depending on the position of the battery box, and the battery temperature can be made uniform. Further, since the variation in battery resistance is reduced, the variation in output can be suppressed, and the influence of variation in deterioration acceleration due to temperature is also reduced, so that the battery usage period can be extended.

ここで、外気温度センサ33の設置位置は、外気温度を取得可能な位置であればどこにあってもよいが、最も好ましくは、吸気口近傍の外気温度を取得できる位置にあることが望ましい。蓄電池ユニット23内に設ける複数の電池温度センサ32は、最も高い温度になるセルと最も低い温度になるセルを含む形で配置されることが望ましい。また、電池温度センサ32が蓄電池ユニット23内の1箇所の温度しか検知できない場合でも、同様の制御は可能である。この場合には、最も温度が高くなる電池セルまたは冷媒の取り入れ口近傍に、電池温度センサ32を配置するとより効果が高くなる。   Here, the installation position of the outside air temperature sensor 33 may be anywhere as long as the outside air temperature can be acquired, but it is most preferable that the outside air temperature sensor 33 be located at a position where the outside air temperature in the vicinity of the intake port can be acquired. The plurality of battery temperature sensors 32 provided in the storage battery unit 23 are desirably arranged in a form including a cell having the highest temperature and a cell having the lowest temperature. Even when the battery temperature sensor 32 can detect only one temperature in the storage battery unit 23, the same control is possible. In this case, if the battery temperature sensor 32 is arranged in the vicinity of the battery cell or the refrigerant intake port where the temperature becomes highest, the effect becomes higher.

図9は、電池箱11の別の内部配置である配置例2を示す断面図である。外気温度を検知する外気温度センサ33とは別に、電池箱11の内部に、この電池箱11の筺体内の気温を検知する温度センサ35を設ける。筺体内の温度センサ35で得られた筺体の内部温度と、筺体外の外気温度センサ33で得られる外気温度との差が大きく、急激な冷却が望ましくない場合は、冷却機34から蓄電池ユニット23を冷却する冷媒を外気からではなく、筺体内部から取り入れる。また、電池温度が低下し、外気温度との差が閾値温度Tthになったら、冷媒を外気から取り入れる。これにより、内部の電池抵抗の急峻な変化を抑制できる。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing an arrangement example 2 which is another internal arrangement of the battery box 11. In addition to the outside air temperature sensor 33 that detects the outside air temperature, a temperature sensor 35 that detects the temperature inside the casing of the battery box 11 is provided inside the battery box 11. When the difference between the internal temperature of the enclosure obtained by the temperature sensor 35 in the enclosure and the outside air temperature obtained by the outside air temperature sensor 33 outside the enclosure is large and rapid cooling is not desirable, the cooler 34 to the storage battery unit 23 is used. Refrigerant for cooling is taken from inside the housing, not from outside air. Further, when the battery temperature decreases and the difference from the outside air temperature reaches the threshold temperature Tth, the refrigerant is taken in from the outside air. Thereby, a sharp change in the internal battery resistance can be suppressed.

図10は、別の配置例3を示す断面図である。電池箱11の内部にこの電池箱11の筺体内の気温を検知する温度センサ35と、冷却風取り入れ口13の近傍に外気温度を検知する外気温度センサ33とを設ける。図10に示す冷却機34は、吸い込み式のファンであり、冷却風取り入れ口13から外気を取り込み、蓄電池モジュール23を冷却する構造である。これにより、冷却風温度がより正確に得られ、上述した実施方式を適用することで、電池の温度ばらつきを抑制することが可能である。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing another arrangement example 3. In FIG. Inside the battery box 11, there are provided a temperature sensor 35 for detecting the temperature inside the casing of the battery box 11 and an outside air temperature sensor 33 for detecting the outside air temperature in the vicinity of the cooling air intake port 13. The cooler 34 shown in FIG. 10 is a suction-type fan, and has a structure that takes in outside air from the cooling air intake port 13 and cools the storage battery module 23. Thereby, the cooling air temperature can be obtained more accurately, and the temperature variation of the battery can be suppressed by applying the above-described implementation method.

図11は、別の配置例4を示す断面図で、(1)は上部からみた図で、(2)車両走行方向に横方向からみた図である。配置例4は、電池箱11の蓄電池ユニット23に対して外気を取り入れず、別途外気を取り入れる隔室を設け、熱交換機36により電池箱11の筺体内の冷媒温度を調整し、各蓄電池ユニット23の冷却機34(この場合はファン)を稼働して蓄電池ユニット23を冷却する構成である。隔室では、外気取り入れ口(図示せず)からファン34aにより隔室内の温度をコントロールする。外気温度センサ33および電池箱11の筺体内の温度センサ35の数は、それぞれ1以上であればよい。これらのセンサの数を増加すれば、より制御を安定させることができる。逆に、これらのセンサの数を少なくすればコストを抑制することが可能になる。配置例4では、冷却機34(ファン)および隔室側に設けたファン34aにより冷却装置が構成されることになる。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing another arrangement example 4, wherein (1) is a view from above, and (2) is a view from the side in the vehicle traveling direction. Arrangement example 4 does not take outside air into the storage battery unit 23 of the battery box 11, but provides a separate chamber for taking in outside air, adjusts the refrigerant temperature in the housing of the battery box 11 by the heat exchanger 36, and each storage battery unit 23. The cooler 34 (in this case, a fan) is operated to cool the storage battery unit 23. In the compartment, the temperature in the compartment is controlled by a fan 34a from an outside air intake (not shown). The number of the outside air temperature sensors 33 and the temperature sensors 35 in the battery box 11 may be one or more. If the number of these sensors is increased, the control can be further stabilized. Conversely, if the number of these sensors is reduced, the cost can be suppressed. In the arrangement example 4, the cooling device is configured by the cooler 34 (fan) and the fan 34a provided on the compartment side.

熱交換器36は、ヒートシンクあるいはヒートパイプを使用することで、外気を直接電池モジュールに接触させることなく、電池モジュール本体や制御基板への塵埃の持込みによる導通不良や短絡事故を予防することが可能となる。これにより、外気の取り入れ時の塵埃、特に、ディーゼルエンジンの排煙から出る煤やレールから切削された鉄粉の付着を予防するフィルターをなくすことができる。さらに、部品点数の削減やフィルター交換などのメインテナンスの省力化が可能になる。   By using a heat sink or a heat pipe, the heat exchanger 36 can prevent a continuity failure or a short-circuit accident caused by bringing dust into the battery module main body or the control board without directly contacting the outside air with the battery module. It becomes. As a result, it is possible to eliminate a filter that prevents adhesion of dust when taking in outside air, in particular, soot from the exhaust gas of diesel engines or iron powder cut from rails. Furthermore, it is possible to reduce the number of parts and maintain maintenance such as filter replacement.

また、熱交換機36にヒートパイプ付のヒートシンクを使用すれば、熱輸送性を上げることができ、さらにシステムの小型化が可能になる。熱交換器36にヒートパイプを使用する場合には、熱交換用のヒートパイプに比熱の高い冷媒を使用し、ポンプで循環する方式とし、冷媒流量は外気温度を利用した本発明に係る制御方式を適用することで、さらに効果的に冷却することが可能になる。なお、熱交換器を複数用意し、個別に流量を調整すると冷却をさらに効果的に実施できる。   If a heat sink with a heat pipe is used for the heat exchanger 36, heat transportability can be improved, and further downsizing of the system can be achieved. When a heat pipe is used for the heat exchanger 36, a refrigerant having a high specific heat is used for the heat pipe for heat exchange and is circulated by a pump, and the refrigerant flow rate is a control method according to the present invention using the outside air temperature. By applying, it becomes possible to cool more effectively. In addition, cooling can be implemented more effectively by preparing a plurality of heat exchangers and individually adjusting the flow rate.

図12は、電池箱11の断面図により、電池モジュール22の配置例を示す図である。冷却風取り入れ口13と排風口19とが枕木方向に対向しており、電池箱11内に電池モジュール22が上下に2段積むような形態の構成例である。   FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement example of the battery module 22 by a cross-sectional view of the battery box 11. In this configuration example, the cooling air intake port 13 and the exhaust air port 19 face each other in the sleeper direction, and the battery modules 22 are stacked in two stages in the battery box 11.

また、図13は、筺体内部の電池モジュール22の構造例を示す側面図である。単電池18を6個搭載した例として示す。(a)は、上面に開口部17を設けその外側に排風ダクト16を設置し、底面に複数の開口部17を設けた構造である。(b)は、一方の縦側面の上方に開口部17を設けその外側に排風ダクト16を設置し、底面に複数の開口部17および反対側の縦側面の下方に開口部17bをそれぞれ設けた構造である。(c)は、一方の縦側面の中程高さに開口部17を設けその外側に排風ダクト16を設置し、反対側の縦側面の中程高さに開口部17を設けた構造である。また、これらのタイプに限定されるものでは、設置場所、設置形態および設置環境等に応じて他の構造のタイプを採用することもできる。   FIG. 13 is a side view showing an example of the structure of the battery module 22 inside the housing. An example in which six unit cells 18 are mounted is shown. (A) is the structure which provided the opening part 17 in the upper surface, installed the exhaust duct 16 in the outer side, and provided the several opening part 17 in the bottom face. (B) is provided with an opening 17 above one vertical side and an exhaust duct 16 on the outside, and a plurality of openings 17 on the bottom and an opening 17b below the opposite vertical side. Structure. (C) is a structure in which the opening 17 is provided at the middle height of one vertical side surface, the exhaust duct 16 is installed outside thereof, and the opening 17 is provided at the middle height of the opposite vertical side surface. is there. In addition to those types, other types of structures may be employed depending on the installation location, installation mode, installation environment, and the like.

次に、本発明における電池の温度と抵抗値との関係および電池温度に応じて風量風速を変更する方式について詳述する。ここで、電池の抵抗値とは、電池の内部抵抗値のことを指し、以下でも略して「抵抗値」という。
図14は、上段が、電池の温度と抵抗値との関係を示すグラフで、下段が、電池温度と風量風速との関係を示すグラフである。先の図3に示すように、温度によって電池の抵抗値は変化し、SOCによっても変化する(SOCによっても電池の抵抗値が変化する点に関しては、図21、参照)。そのため、SOCと温度に対する抵抗値の関係式またはデータマップを参照して、電池の許容電力を演算することができる。
Next, the relationship between the battery temperature and the resistance value in the present invention and the method of changing the air flow rate according to the battery temperature will be described in detail. Here, the resistance value of the battery refers to the internal resistance value of the battery, and is hereinafter also referred to as “resistance value” for short.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the battery temperature and the resistance value in the upper row, and the graph showing the relationship between the battery temperature and the air flow rate in the lower row. As shown in FIG. 3, the resistance value of the battery changes depending on the temperature, and also changes depending on the SOC (refer to FIG. 21 for the point where the resistance value of the battery changes depending on the SOC). Therefore, the allowable power of the battery can be calculated with reference to a relational expression or a data map of the resistance value with respect to the SOC and the temperature.

図14の上段のグラフに示すように、外気温度Tout時における電池の抵抗値をRoutとし、電池箱内の最低セル温度Tmin(以下、「電池最低温度」という)時の抵抗値をR1、電池箱内の最高セル温度Tmax(以下、「電池最高温度」という)時の抵抗値をR2とする。また、外気温度Tout時の抵抗値Routと電池最低温度時の抵抗値R1との差Rout−R1をΔRu、電池最低温度時の抵抗値R1と電池最高温度時の抵抗値R2との差を温度ばらつきΔR1、外気温度時の抵抗値Routと電池最高温度時の抵抗値R2との差をΔR2とする。   As shown in the upper graph of FIG. 14, the resistance value of the battery at the outside air temperature Tout is Rout, the resistance value at the lowest cell temperature Tmin (hereinafter referred to as “battery minimum temperature”) in the battery box is R1, and the battery The resistance value at the maximum cell temperature Tmax in the box (hereinafter referred to as “battery maximum temperature”) is R2. Further, the difference Rout−R1 between the resistance value Rout at the outside air temperature Tout and the resistance value R1 at the lowest battery temperature is ΔRu, and the difference between the resistance value R1 at the lowest battery temperature and the resistance value R2 at the highest battery temperature is the temperature. A difference ΔR1 is defined as a difference between a resistance value Rout at the outside temperature and a resistance value R2 at the highest battery temperature.

そうすると、ΔRuが大きい状態で外気によって冷却される場合、最低温度のセルは部分的に抵抗値が増加し、温度ばらつきがΔR2まで拡大する。この状態では、電池が不安定に使用される原因となる。抵抗値変化が許容される閾値aは、各温度でのSOCと電池特性から適切に決定する。   Then, when ΔRu is cooled by the outside air in a large state, the resistance value of the lowest temperature cell partially increases and the temperature variation expands to ΔR2. In this state, the battery is used in an unstable manner. The threshold value a at which the change in resistance value is allowed is appropriately determined from the SOC at each temperature and the battery characteristics.

外気温度時の抵抗値と電池最低温度時の抵抗値との差ΔRuが、ΔRu<閾値aの場合は、通常の冷却仕様に従って冷却速度を決定する。また、ΔRuが、ΔRu>0でかつΔRu≧閾値aの場合で、電池の最高温度が冷却開始時の電池温度の閾値Tthuを超えて冷却を開始するときに、冷却速度を目標速度よりも遅くする。これにより電池表面を急激に冷却せずに、電池温度が徐々に変化して、ΔRuが閾値a未満の領域に入ったら、冷却速度を通常の使用値に上げ冷却を加速する。これにとり、急峻な温度変化を抑制した後、電池を冷却することで最高温度を低下させ、電池の寿命を延ばすことができる。また、急峻な出力変動も抑制できるので、安定な走行につながる。一方で、風量または風速は、電池温度が高い場合に大きくし、低温では少なくして温度変化を緩やかにする。   When the difference ΔRu between the resistance value at the outside air temperature and the resistance value at the lowest battery temperature is ΔRu <threshold a, the cooling rate is determined according to the normal cooling specification. Further, when ΔRu is ΔRu> 0 and ΔRu ≧ threshold a, the cooling rate is slower than the target rate when the maximum battery temperature exceeds the threshold Tthu of the battery temperature at the start of cooling and the cooling is started. To do. Accordingly, when the battery temperature gradually changes and ΔRu enters a region below the threshold value a without rapidly cooling the battery surface, the cooling rate is increased to the normal use value to accelerate the cooling. Accordingly, after suppressing a steep temperature change, the battery can be cooled to lower the maximum temperature and extend the life of the battery. In addition, steep output fluctuations can be suppressed, leading to stable running. On the other hand, the air volume or wind speed is increased when the battery temperature is high, and is decreased at a low temperature to moderate the temperature change.

上記のように、外気取り入れ時の電池の抵抗値Routを算出し、この値Routと電池最低温度時の抵抗値R1との差ΔRuが、閾値a以上の場合においては、冷却開始時の冷却速度を小さくするが、電池温度自体が高い場所では冷却速度を大きくする。特に、大型の複数電池の場合は、その設置場所により複数の冷却装置を具備しており、複数の冷却装置(例えば、ファン)を個別に制御することがより効果的であることから、複数の冷却装置をそれぞれに制御する。   As described above, the battery resistance value Rout at the time of taking in the outside air is calculated, and when the difference ΔRu between the value Rout and the resistance value R1 at the battery minimum temperature is equal to or greater than the threshold value a, the cooling rate at the start of cooling. However, in a place where the battery temperature is high, the cooling rate is increased. In particular, in the case of a large number of batteries, a plurality of cooling devices are provided depending on the installation location, and it is more effective to individually control a plurality of cooling devices (for example, fans). Control each cooling device.

図15は、電池の温度と抵抗値との関係から、風量風速を変更する制御方式を説明するための図である。送風開始からの時間に応じて冷却速度を変化させる。例えば、上記のΔRuが閾値a未満で変化が少ない領域では、図15の(A)のように一定の高速の冷却速度で冷却する。また、外気温度と電池温度との差が大きく、ΔRuが閾値a以上の場合は、図15の(D)のように徐々に冷却速度を上げ、ΔRuが小さくなってきたところ(例えば、ΔRuが閾値a未満となったところ)で冷却速度の傾きを大きくするように制御する。さらには、電池温度によって、図15の(C)のように制御する領域、または(B)のように制御する領域を設けるようにしてもよい。   FIG. 15 is a diagram for explaining a control method for changing the air flow rate from the relationship between the battery temperature and the resistance value. The cooling rate is changed according to the time from the start of blowing. For example, in the region where ΔRu is less than the threshold value a and changes little, cooling is performed at a constant high cooling rate as shown in FIG. Further, when the difference between the outside air temperature and the battery temperature is large and ΔRu is greater than or equal to the threshold value a, the cooling rate is gradually increased as shown in FIG. 15D, and ΔRu has become smaller (for example, ΔRu is smaller). Control is performed so that the gradient of the cooling rate is increased when the value becomes less than the threshold value a). Furthermore, an area to be controlled as shown in FIG. 15C or an area to be controlled as shown in (B) may be provided depending on the battery temperature.

図16は、冷却装置としてファンを使用する場合のファン制御の一例を示す図である。
一つの制御方法として、図16の(a)は、電池温度に対してファンデューティーを制御する方法である。例えば、図に示すように、ある一定温度までは弱風となるファンデューティー0で維持し(図ではT4〜T5間の温度Tsになるまで)、それ以上の電池温度では温度に応じてファンデューティーの最大まで傾斜をつけて風量を制御する。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of fan control when a fan is used as a cooling device.
As one control method, FIG. 16A shows a method of controlling the fan duty with respect to the battery temperature. For example, as shown in the figure, a fan duty of 0 is maintained until a certain temperature is reached (until the temperature Ts between T4 and T5 in the figure), and at higher battery temperatures, the fan duty depends on the temperature. The air volume is controlled by tilting up to the maximum.

別の制御方法として、図16の(b)は、蓄電池21内の最低温度セルと最高温度セルの温度センサ(例えば、サーミスタ)の温度によってファンの稼働を制御する方法(ファンのスイッチコントロール)である。ファンを稼働させる温度は、電池特性に応じて決定し、最も特性を確保できるように、複数の信号(図では、サーミスタ1およびサーミスタ2に対するオンオフ信号)で制御を実施する。この時、ファンは、一律の稼働温度でもよいが、電池箱11内の電池モジュールの配置に合わせ、冷却ファンを複数設け、それぞれのファンデューティーを目的の電池温度になるように個別に制御する。これにより、電池温度のばらつきが小さくでき、入出力特性が安定し、電池の電力を有効に使用することが可能となる。さらには、温度による劣化のばらつきも抑制されるため、より長く電池システムを使用することが可能となる。   As another control method, FIG. 16B is a method (fan switch control) in which the operation of the fan is controlled by the temperature of the lowest temperature cell in the storage battery 21 and the temperature sensor (for example, thermistor) of the highest temperature cell. is there. The temperature at which the fan is operated is determined according to the battery characteristics, and control is performed with a plurality of signals (in the figure, on / off signals for the thermistor 1 and the thermistor 2) so that the characteristics can be secured most. At this time, the fan may be at a uniform operating temperature, but a plurality of cooling fans are provided in accordance with the arrangement of the battery modules in the battery box 11, and each fan duty is individually controlled so as to be the target battery temperature. Thereby, variation in battery temperature can be reduced, input / output characteristics are stabilized, and battery power can be used effectively. Furthermore, since variations in deterioration due to temperature are suppressed, the battery system can be used for a longer time.

図17は、本発明に係る二次電池制御システムの冷却制御のためのフローチャートの一例を示す図である。
電池の電圧、電流および温度をそれぞれ測定し(ステップS1)、それらの測定値からSOCを演算し(ステップS2)、その電圧とSOCを記録する(ステップS3)。
複数の温度センサにより外気温度と電池温度とを収集し(ステップS4)、電池を冷却する要否を判断する(ステップS5)。
FIG. 17 is a diagram showing an example of a flowchart for cooling control of the secondary battery control system according to the present invention.
The battery voltage, current and temperature are measured (step S1), the SOC is calculated from the measured values (step S2), and the voltage and SOC are recorded (step S3).
The outside temperature and the battery temperature are collected by a plurality of temperature sensors (step S4), and it is determined whether or not the battery needs to be cooled (step S5).

冷却が不要の場合(No)には、ファンを停止し(ステップS6)、ステップS4に戻って温度を収集する。一方、冷却が必要な場合(Yes)には、外気温度での予測電池抵抗および現在の電池温度での電池抵抗を、測定した外気温度および電池温度並びに演算したSOCにより(例えば、後述する図21を用いる等により)算出する(ステップS7)。   If cooling is not required (No), the fan is stopped (step S6), and the process returns to step S4 to collect the temperature. On the other hand, when cooling is required (Yes), the predicted battery resistance at the outside air temperature and the battery resistance at the current battery temperature are determined based on the measured outside air temperature, the battery temperature, and the calculated SOC (for example, FIG. (Step S7).

次に、算出した両方の電池抵抗差ΔRと閾値とを比較し(ステップS8)、ΔRが閾値以上の場合(Yes)には、ファンデューティーを算出し(ステップS10)、算出したファンデューティーで以て、例えば図16の(a)に示すファンデューティー制御に基づきファンを稼働する(ステップS11)。   Next, the calculated battery resistance difference ΔR is compared with a threshold value (step S8). If ΔR is equal to or greater than the threshold value (Yes), the fan duty is calculated (step S10), and the calculated fan duty is used. For example, the fan is operated based on the fan duty control shown in FIG. 16A (step S11).

一方、ΔRが閾値未満の場合(No)には、通常のファン制御(一定の冷却風量または冷却速度)でファンを稼働する(ステップS9)。このステップS9および上記したステップS11におけるファンの稼働中に、処理ステップとしては、ステップS4に戻すことにより、電池温度のばらつきが一定範囲になるまで以上のファン制御を繰り返す。
上述したΔRが閾値以上または閾値未満の場合の冷却速度制御の仕方については、図14および15を用いて先に説明した制御方式を基本とするもので、冷却手段としてファン制御を用いたものである。
On the other hand, if ΔR is less than the threshold value (No), the fan is operated under normal fan control (a constant cooling air volume or cooling speed) (step S9). During the operation of the fan in step S9 and step S11 described above, as a processing step, the above fan control is repeated until the variation in battery temperature falls within a certain range by returning to step S4.
The method of controlling the cooling rate when ΔR is equal to or greater than the threshold value or less than the threshold value is based on the control method described above with reference to FIGS. 14 and 15 and uses fan control as the cooling means. is there.

以上のフローチャートに基づいて制御することで、電池温度が一定となり、効果的な冷却ができ、電池の急峻な電圧変動や電流変動を抑制し、電池の劣化も抑制することができる。以上で説示した例は、ファンを冷却装置に使用する場合であるが、他の冷却装置を採用した場合においても、ステップS10で冷却流量を制御するための制御信号を算出し、同様の制御を実施すればよい。   By controlling based on the above flowchart, the battery temperature becomes constant, effective cooling can be achieved, rapid battery voltage fluctuation and current fluctuation can be suppressed, and battery deterioration can also be suppressed. The example explained above is a case where a fan is used for a cooling device, but even when another cooling device is employed, a control signal for controlling the cooling flow rate is calculated in step S10, and the same control is performed. Just do it.

また、以上の冷却制御方法に加え、さらには、外気温度時予測抵抗Routを使用した入出力許容電力指令値を使用することで、電池の負荷を低減し、システムの安定性を向上させることができる。   Moreover, in addition to the cooling control method described above, further, by using an input / output allowable power command value using the outside-air temperature prediction resistance Rout, it is possible to reduce battery load and improve system stability. it can.

図19は、一般的な入出力電力指令における電池制御のフローを示す図である。電池電流I、電池電圧Vおよび電池温度Tの各情報から、電池状態検出および温度演算を実施する。温度演算からは制御代表値としての制御用パラメータを変更し、検出した電池状態と制御用パラメータから許容電流および許容電力を演算する。この演算量に基づき、入出力指令を発生させ、蓄電池を充放電する。ここで、許容電流および許容電力については、電池温度とSOCなどの電池状態により指令値が決定される。   FIG. 19 is a diagram illustrating a battery control flow in a general input / output power command. From each information of the battery current I, the battery voltage V, and the battery temperature T, battery state detection and temperature calculation are performed. From the temperature calculation, the control parameter as the control representative value is changed, and the allowable current and the allowable power are calculated from the detected battery state and the control parameter. Based on this calculation amount, an input / output command is generated to charge / discharge the storage battery. Here, for the allowable current and the allowable power, command values are determined by the battery state such as the battery temperature and the SOC.

以上の電池制御のフローに対して、本発明では、例えば図18に示すフローチャートに基づいて、図1のシステム制御部6が電池制御を実行する。また、図20は、この電池制御時の許容電流値の時間推移を示す図である。   With respect to the battery control flow described above, in the present invention, for example, based on the flowchart shown in FIG. FIG. 20 is a diagram showing a time transition of the allowable current value during the battery control.

外気温度を測定し(ステップN1)、その測定値を基に、図1の許容電流計算部5は、外気温度時予測抵抗Routおよび許容電流値Ioutを算出する(ステップN2)。図14に示すように、外気温度時予測抵抗Routのときの許容電流値Ioutは、最低温度時の電池の抵抗値R1に対応する許容電流値Iよりも小さくなる。そのため、制御を安定化させるためにあらかじめ、電池の冷却開始前に、最低温度で出力が規制される許容電流値Iに対して、外気温度時予測抵抗Routで算出した許容電流値Ioutを許容電流計算部5が算出し、図1のシステム制御部6に通知する。外気温度時予測抵抗Routのときの許容電流値Ioutと最低温度時の電池の抵抗値R1に対応する許容電流値Iとの差ΔIが、閾値ΔIthよりも大きい場合には、許容電流値を、図20の(A)点から(B)点間のように、許容電流値Ioutに向けて傾斜をつけて変更し減少させる(ステップN3)。   The outside air temperature is measured (step N1), and based on the measured value, the allowable current calculation unit 5 in FIG. 1 calculates the outside temperature predicted resistance Rout and the allowable current value Iout (step N2). As shown in FIG. 14, the allowable current value Iout at the time of the outside temperature predicted resistance Rout is smaller than the allowable current value I corresponding to the battery resistance value R1 at the lowest temperature. Therefore, in order to stabilize the control, the allowable current value Iout calculated by the outside-air temperature prediction resistance Rout is set to the allowable current value I with respect to the allowable current value I whose output is restricted at the minimum temperature before the cooling of the battery is started. The calculation unit 5 calculates and notifies the system control unit 6 of FIG. When the difference ΔI between the allowable current value Iout at the outside temperature predicted resistance Rout and the allowable current value I corresponding to the battery resistance value R1 at the lowest temperature is larger than the threshold ΔIth, the allowable current value is As shown between the points (A) and (B) in FIG. 20, it is changed and decreased toward the allowable current value Iout with an inclination (step N3).

許容電流値が、外気温度時予測抵抗Routの許容電流値Ioutになったときに冷却装置の稼働を開始させる(ステップN4)。その後、図20の(C)点から(D)点間のように、電池温度で算出した許容電流値Iまで傾斜をつけて許容電流値は変更され増加する(ステップN5)。   When the allowable current value reaches the allowable current value Iout of the outside-air temperature prediction resistance Rout, the operation of the cooling device is started (step N4). After that, the allowable current value is changed and increased with an inclination to the allowable current value I calculated by the battery temperature as between the points (C) and (D) in FIG. 20 (step N5).

以上のフローにより、急峻な出力変動を抑制し、さらには電池への負荷を低減させることで、電池寿命をより延ばす効果を奏することができる。図4に示す上位制御部60は、電池制御部30からの出力に基づいて負荷制御部70を介して負荷を制御し、蓄電池21への通電時間や電流値を変化させて充放電をコントロールする。これにより、蓄電池21の寿命コントロールが可能になる。   With the above flow, an effect of further extending battery life can be achieved by suppressing steep output fluctuations and further reducing the load on the battery. 4 controls the load via the load control unit 70 based on the output from the battery control unit 30, and controls charging / discharging by changing the energization time and the current value to the storage battery 21. . Thereby, the lifetime control of the storage battery 21 is attained.

次に、図18で示した二次電池制御のフローチャートに対して、時系列的な制御態様について詳述する。
図20に示す許容電流値Iは、例えば図21に示す、温度とSOCのパラメータとによって決まる電池の抵抗値に基づいて決定され、その抵抗値が大きくなるほど小さくなる。この決定のために用いる情報は、抵抗に対してマップ化されたものを用いてもよいし、関係式で示されるものでもよい。
Next, a time-series control mode will be described in detail with respect to the secondary battery control flowchart shown in FIG.
The allowable current value I shown in FIG. 20 is determined based on, for example, the resistance value of the battery determined by the temperature and the SOC parameter shown in FIG. 21, and decreases as the resistance value increases. As information used for this determination, information mapped to the resistance may be used, or information represented by a relational expression may be used.

稼動時の許容電流値I(ここでは、図14に示す最低温度時の抵抗値に対応する)と外気温度時予測抵抗Rout時の許容電流Ioutとの差ΔIが、閾値ΔIthよりも大きい場合には、図20に示すように、許容電流値を(A)点から一定の傾きで減少させるあるいは段階的に減少させる(図示せず)。許容電流値が、Ioutまで下がった(B)点で、外気取り入れによる電池の冷却を開始する。電池の冷却を開始した後、複数セル間の温度差が大きい間は、許容電流値をIoutに維持する。   When the difference ΔI between the allowable current value I during operation (here, corresponding to the resistance value at the lowest temperature shown in FIG. 14) and the allowable current Iout at the predicted outside air temperature resistance Rout is larger than the threshold value ΔIth. As shown in FIG. 20, the allowable current value is decreased from the point (A) with a constant slope or decreased stepwise (not shown). When the allowable current value drops to Iout (B), cooling of the battery by taking in outside air is started. After starting the cooling of the battery, the allowable current value is maintained at Iout while the temperature difference between the plurality of cells is large.

電池温度のばらつきが改善された(C)点から、稼働時の許容電流値Iとなる(D)点まで一定の傾斜をつけて増加させる。稼働時の許容電流値Iに到達以降は、その許容電流値Iを維持する。ここにおいて、閾値ΔIthおよび複数セル間の温度差の各閾値は、電池特性、制御装置の応答特性等により任意に決定する。   From the point (C) where the variation in the battery temperature is improved to the point (D) where the allowable current value I during operation is increased, it is increased with a certain slope. After reaching the allowable current value I during operation, the allowable current value I is maintained. Here, the threshold value ΔIth and each threshold value of the temperature difference between the plurality of cells are arbitrarily determined according to battery characteristics, response characteristics of the control device, and the like.

以上の制御態様により、急峻な電池電流の変化を抑制でき、電池負荷も低減できることから、電池の劣化速度を抑制することが可能となる。また、車両駆動時の安定性の向上、省エネルギー効果の持続期間の延長が図られ、車両の使用期間を延長させることが可能になる。   According to the above control mode, it is possible to suppress a steep change in the battery current and reduce the battery load, and thus it is possible to suppress the deterioration rate of the battery. In addition, the stability during driving of the vehicle is improved and the duration of the energy saving effect is extended, so that the usage period of the vehicle can be extended.

さらには、電池温度に対する劣化の関係式またはマップを具備し、冷却のための流速と温度変化を記録する記録装置およびこの記録装置から流速と電池温度との関係を抽出する学習装置を具備するようにしてもよい。これにより,流速と電池温度との関係を示すマップを逐次更新して流速を制御することで、より最適な冷却制御が実施できる。この学習装置を設けることで、リアルタイムで電池の劣化が進行しても最適な冷却速度(流速)を選択できることから、負荷や電池温度に適合させて蓄電装置をさらに安定した動作で長期間使用することが可能になる。   Furthermore, a relational expression or map of deterioration with respect to the battery temperature is provided, and a recording device that records the flow rate and temperature change for cooling and a learning device that extracts the relationship between the flow rate and the battery temperature from the recording device are provided. It may be. Thereby, more optimal cooling control can be implemented by sequentially updating a map indicating the relationship between the flow rate and the battery temperature to control the flow rate. By providing this learning device, the optimal cooling rate (flow rate) can be selected even when battery deterioration progresses in real time, so the power storage device can be used for a long time with more stable operation by adapting to the load and battery temperature. It becomes possible.

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の実施態様も、本発明の範囲内に含まれる。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, The other embodiment considered within the range of the technical idea of this invention is also included in the scope of the present invention.

1 検出部、2 温度演算部、3 電池特性データ部、4 冷却制御部、
5 許容電流計算部、6 システム制御部、10 統括制御部、11 電池箱、
12 車体、13 冷却風導入口、15 車両、16 排風ダクト、
17、17b 開口部、18 単電池、19 排風口、20 検出部 21 蓄電池、
22 電池モジュール(組電池)、23 蓄電池ユニット、30 電池制御部、
31 電圧検出装置、32 電池温度センサ、33 外気温度センサ、34 冷却機、
35 温度センサ、36 熱交換機、40 冷却条件演算部、
41、42 電流検出装置、60 上位制御部、70 負荷制御部、
71 冷却装置制御部、201 エンジン、202 発電機、203 コンバータ装置、
204 インバータ装置、205 誘導電動機、206 蓄電装置、
207 平滑コンデンサ、208 電圧検出器、209 電流検出器、
210 制御部、211 SIV
1 detection unit, 2 temperature calculation unit, 3 battery characteristic data unit, 4 cooling control unit,
5 Allowable Current Calculation Unit, 6 System Control Unit, 10 General Control Unit, 11 Battery Box,
12 body, 13 cooling air inlet, 15 vehicle, 16 exhaust duct,
17, 17b opening, 18 unit cell, 19 air outlet, 20 detector 21 storage battery,
22 battery modules (assembled batteries), 23 storage battery units, 30 battery control units,
31 voltage detector, 32 battery temperature sensor, 33 outside temperature sensor, 34 cooler,
35 temperature sensor, 36 heat exchanger, 40 cooling condition calculation unit,
41, 42 Current detection device, 60 Host control unit, 70 Load control unit,
71 Cooling device control unit, 201 engine, 202 generator, 203 converter device,
204 inverter device, 205 induction motor, 206 power storage device,
207 smoothing capacitor, 208 voltage detector, 209 current detector,
210 control unit, 211 SIV

Claims (18)

二次電池と、
外気を取り込み、取り込んだ当該外気により前記二次電池を冷却する複数の冷却機から成る冷却装置と、
前記外気の温度を検知する第1温度センサと、
前記二次電池の温度を検知する複数の第2温度センサと、
前記二次電池および前記冷却装置の運転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第1温度センサが検知した前記外気の温度情報と前記第2温度センサが検知した前記二次電池の温度情報とにより前記冷却機それぞれを制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
A secondary battery,
A cooling device comprising a plurality of coolers that take in outside air and cool the secondary battery with the outside air taken in;
A first temperature sensor for detecting the temperature of the outside air;
A plurality of second temperature sensors for detecting the temperature of the secondary battery;
A control unit for controlling the operation of the secondary battery and the cooling device,
The controller controls each of the coolers based on temperature information of the outside air detected by the first temperature sensor and temperature information of the secondary battery detected by the second temperature sensor. Battery control device.
請求項1に記載の二次電池の制御装置であって、
前記制御部は、前記第1温度センサが検知した前記外気の温度時での前記二次電池の第1内部抵抗値と前記第2温度センサが検知した前記二次電池の温度時での前記二次電池の第2内部抵抗値との抵抗値差が、所定の閾値より未満の場合と以上の場合とにより、前記冷却機による冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The control apparatus for a secondary battery according to claim 1,
The control unit includes a first internal resistance value of the secondary battery at the temperature of the outside air detected by the first temperature sensor and the second temperature at the temperature of the secondary battery detected by the second temperature sensor. A control apparatus for a secondary battery, wherein the cooling rate by the cooler is changed depending on whether the difference in resistance value from the second internal resistance value of the secondary battery is less than a predetermined threshold value or more.
請求項1に記載の二次電池の制御装置であって、
前記制御部は、前記抵抗値差が、前記所定の閾値より未満の場合には、前記冷却速度を一定の高速状態に制御し、前記所定の閾値以上の場合には、前記冷却速度を低速状態から徐々に上げ、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満となった時点から前記冷却速度の傾きを増加させるように制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The control apparatus for a secondary battery according to claim 1,
The control unit controls the cooling rate to a constant high speed state when the resistance value difference is less than the predetermined threshold value, and reduces the cooling rate to a low speed state when the resistance value difference is greater than the predetermined threshold value. The control apparatus of the secondary battery, wherein the control is performed so that the gradient of the cooling rate is increased from the time when the resistance value difference becomes less than the predetermined threshold.
請求項1に記載の二次電池の制御装置であって、
前記二次電池の充電状態を演算する演算部を前記制御部に設け、
前記制御部は、前記外気の温度および前記二次電池の温度から前記二次電池の冷却が必要と判断すると、前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値とを前記二次電池の充電状態を考慮に入れて算出して前記抵抗値差を前記所定の閾値と比較し、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満の場合には、前記冷却機を一定の冷却速度で稼働させ、前記抵抗値差が前記所定の閾値以上の場合、前記二次電池の温度が所定の温度になるまでは前記冷却速度を低速状態とし、前記二次電池の温度が前記所定の温度を超えると前記冷却速度の傾きを増加させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The control apparatus for a secondary battery according to claim 1,
A calculation unit for calculating the state of charge of the secondary battery is provided in the control unit,
When the control unit determines that the secondary battery needs to be cooled based on the temperature of the outside air and the temperature of the secondary battery, the controller charges the secondary battery with the first internal resistance value and the second internal resistance value. Comparing the resistance value difference with the predetermined threshold value by taking into account the state, and if the resistance value difference is less than the predetermined threshold value, operating the cooler at a constant cooling rate, When the resistance value difference is equal to or larger than the predetermined threshold, the cooling rate is set to a low speed until the temperature of the secondary battery reaches a predetermined temperature, and when the temperature of the secondary battery exceeds the predetermined temperature, the cooling is performed. A control device for a secondary battery, characterized by increasing a slope of speed.
複数の電池セルから構成される二次電池と、
外気を取り込み、取り込んだ当該外気により前記二次電池を冷却する複数の冷却機から成る冷却装置と、
前記外気の温度を検知する第1温度センサと、
前記二次電池の温度を検知する複数の第2温度センサと、
前記二次電池および前記冷却装置の運転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
検出した前記外気の温度を基に前記二次電池の外気温度時予測抵抗値を算出し、当該外気温度時予測抵抗値から第1許容電流値を算出し、
前記二次電池の許容電流値の設定を、前記二次電池の最低温度時の第2許容電流値と前記第1許容電流値との差が、所定の閾値以上の場合には前記第1許容電流値とし、当該所定の閾値未満の場合には前記第2許容電流値とし、
また、前記二次電池の許容電流値の設定を、前記複数の電池セル間の温度差が、所定の温度差以上の場合には前記第1許容電流値とし、当該所定の温度差未満の場合には前記第2許容電流値とする
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
A secondary battery composed of a plurality of battery cells;
A cooling device comprising a plurality of coolers that take in outside air and cool the secondary battery with the outside air taken in;
A first temperature sensor for detecting the temperature of the outside air;
A plurality of second temperature sensors for detecting the temperature of the secondary battery;
A control unit for controlling the operation of the secondary battery and the cooling device,
The controller is
Based on the detected temperature of the outside air, a predicted resistance value at the time of outside temperature of the secondary battery is calculated, and a first allowable current value is calculated from the predicted resistance value at the time of outside temperature,
The allowable current value of the secondary battery is set when the difference between the second allowable current value at the lowest temperature of the secondary battery and the first allowable current value is equal to or greater than a predetermined threshold value. If the current value is less than the predetermined threshold, the second allowable current value,
The setting of the allowable current value of the secondary battery is the first allowable current value when the temperature difference between the plurality of battery cells is greater than or equal to a predetermined temperature difference, and less than the predetermined temperature difference. A control device for a secondary battery, characterized in that the second allowable current value is used.
請求項2から5のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記二次電池の充電状態と前記二次電池の温度に対する内部抵抗値の関係式またはデータマップを参照して前記二次電池の許容電力を演算する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The secondary battery control device according to any one of claims 2 to 5,
A control apparatus for a secondary battery, wherein an allowable power of the secondary battery is calculated with reference to a relational expression or a data map of a charge state of the secondary battery and an internal resistance value with respect to a temperature of the secondary battery.
請求項2から6のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記冷却速度と温度変化を記録する記録装置と、
前記記録装置から前記冷却速度と前記二次電池の温度との関係を抽出する学習装置と
を具備し、
前記冷却速度と前記二次電池の温度との関係を示すマップを逐次更新して前記冷却速度を制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The secondary battery control device according to any one of claims 2 to 6,
A recording device for recording the cooling rate and temperature change;
A learning device for extracting a relationship between the cooling rate and the temperature of the secondary battery from the recording device;
A control apparatus for a secondary battery, wherein the cooling speed is controlled by sequentially updating a map showing a relationship between the cooling speed and the temperature of the secondary battery.
請求項1から7のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記二次電池が複数の電池ユニットを構成する場合には、前記冷却機を前記電池ユニット毎に設け、前記冷却機を前記電池ユニット対応に個別に制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The secondary battery control device according to any one of claims 1 to 7,
When the secondary battery constitutes a plurality of battery units, the cooler is provided for each battery unit, and the cooler is individually controlled for the battery unit. apparatus.
請求項1から8のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記第1温度センサは、前記二次電池を収納する収納箱の外側または前記冷却機の吸気口近傍に設置し、
前記第2温度センサは、前記二次電池の筐体表面または前記収納箱の内部に設置する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
The secondary battery control device according to any one of claims 1 to 8,
The first temperature sensor is installed outside a storage box for storing the secondary battery or in the vicinity of an inlet of the cooler,
The second temperature sensor is installed on the surface of the casing of the secondary battery or inside the storage box.
請求項1から9のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記冷却機は、ファンで構成され、当該ファンの回転速度を制御することで冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
A control device for a secondary battery according to any one of claims 1 to 9,
The cooler is configured by a fan, and the cooling speed is changed by controlling the rotational speed of the fan.
請求項1から9のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記冷却機は、ヒートシンクまたはヒートパイプを使用して構成され、当該ヒートシンクまたはヒートパイプの冷媒流量を制御することにより冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。
A control device for a secondary battery according to any one of claims 1 to 9,
The cooler is configured using a heat sink or a heat pipe, and the cooling rate is changed by controlling a refrigerant flow rate of the heat sink or the heat pipe.
請求項1から11のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置を搭載した鉄道車両。   A railway vehicle equipped with the secondary battery control device according to any one of claims 1 to 11. 二次電池を冷却する外気の温度および当該二次電池の複数箇所の温度を検出し、
前記外気の温度検出信号と前記二次電池の温度検出信号とにより、前記二次電池の冷却速度を制御する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
Detect the temperature of the outside air that cools the secondary battery and the temperature of multiple locations of the secondary battery,
A secondary battery control method, wherein a cooling rate of the secondary battery is controlled based on a temperature detection signal of the outside air and a temperature detection signal of the secondary battery.
請求項13に記載の二次電池の制御方法であって、
前記外気の温度時での前記二次電池の第1内部抵抗値と前記二次電池の温度時での前記二次電池の第2内部抵抗値との抵抗値差と所定の閾値とを比較し、
前記抵抗値差が、所定の閾値未満の場合と以上の場合とにより、前記二次電池の冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
A method for controlling a secondary battery according to claim 13, comprising:
The resistance value difference between the first internal resistance value of the secondary battery at the temperature of the outside air and the second internal resistance value of the secondary battery at the temperature of the secondary battery is compared with a predetermined threshold value. ,
A control method for a secondary battery, wherein the cooling rate of the secondary battery is changed depending on whether the resistance value difference is less than a predetermined threshold value or more.
請求項14に記載の二次電池の制御方法であって、
前記所定の閾値未満の場合には、前記冷却速度を一定の高速状態に制御し、
前記所定の閾値以上の場合には、前記冷却速度を低速状態から徐々に上げ、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満となった時点から前記冷却速度の傾きを増加させるように制御する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
The method for controlling a secondary battery according to claim 14,
If less than the predetermined threshold, control the cooling rate to a constant high speed state,
If it is equal to or greater than the predetermined threshold, the cooling rate is gradually increased from a low speed state, and control is performed so as to increase the gradient of the cooling rate from when the resistance value difference becomes less than the predetermined threshold. A control method for a secondary battery, which is characterized.
二次電池を冷却する外気の温度および当該二次電池の電圧、電流並びに温度を検出し、
前記二次電池の検出値を用いて当該二次電池の充電状態を演算し、
検出した前記外気の温度及び前記二次電池の温度から前記二次電池の冷却の要否を判断し、
前記冷却が不要と判断すると、前記二次電池を冷却する冷却装置を停止し、
前記冷却が必要と判断すると、前記外気の温度時での前記二次電池の第1内部抵抗値と前記二次電池の温度時での前記二次電池の第2内部抵抗値とを前記二次電池の充電状態を考慮に入れて算出し、当該第1内部抵抗値と当該第2内部抵抗値との抵抗値差を所定の閾値と比較し、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満の場合、前記冷却装置を一定の冷却速度で稼働させ、前記抵抗値差が前記所定の閾値以上の場合、前記二次電池の温度が所定温度になるまでは前記冷却速度を低速状態とし、前記二次電池の温度が前記所定温度を超えると前記冷却速度の傾きを増加させる
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
Detect the temperature of the outside air that cools the secondary battery and the voltage, current, and temperature of the secondary battery,
Calculate the state of charge of the secondary battery using the detected value of the secondary battery,
Determining whether the secondary battery needs to be cooled from the detected temperature of the outside air and the temperature of the secondary battery;
If it is determined that the cooling is unnecessary, the cooling device for cooling the secondary battery is stopped,
If it is determined that the cooling is necessary, the secondary internal resistance value of the secondary battery at the temperature of the outside air and the secondary internal resistance value of the secondary battery at the temperature of the secondary battery are determined as the secondary battery. When the battery state of charge is calculated in consideration, the resistance value difference between the first internal resistance value and the second internal resistance value is compared with a predetermined threshold value, and the resistance value difference is less than the predetermined threshold value The cooling device is operated at a constant cooling rate, and when the resistance value difference is equal to or greater than the predetermined threshold, the cooling rate is set to a low state until the temperature of the secondary battery reaches a predetermined temperature, and the secondary A secondary battery control method, comprising: increasing a slope of the cooling rate when a battery temperature exceeds the predetermined temperature.
複数の電池セルから構成される二次電池を冷却する外気の温度を検出し、
検出した前記外気の温度を基に前記二次電池の外気温度時予測抵抗値を算出し、当該外気温度時予測抵抗値から前記二次電池の第1許容電流値を算出し、
前記二次電池の最低温度時の第2許容電流値と前記第1許容電流値との差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池の許容電流値の時間特性として、前記第2許容電流値から前記第1許容電流値に向け傾斜をつけて前記二次電池の許容電流値を減少させ、
前記許容電流値が前記第1許容電流値になったときに前記二次電池の冷却を開始させ、
前記複数の電池セル間の温度差が所定の温度差内に収まるまでは前記第1許容電流値を維持し、
前記温度差が前記所定の温度差内に収まれば、前記二次電池の許容電流値の時間特性として、前記第2許容電流値に向け傾斜をつけ前記許容電流値を増加させ前記第2許容電流値に到達後は当該第2許容電流値を維持する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
Detect the temperature of the outside air that cools the secondary battery composed of multiple battery cells,
Based on the detected temperature of the outside air, calculate a predicted resistance value at the time of the outside temperature of the secondary battery, calculate a first allowable current value of the secondary battery from the predicted resistance value at the time of the outside temperature,
When the difference between the second allowable current value at the lowest temperature of the secondary battery and the first allowable current value is larger than a predetermined threshold, the time characteristic of the allowable current value of the secondary battery is 2 decreasing the allowable current value of the secondary battery with an inclination from the allowable current value toward the first allowable current value;
Starting cooling of the secondary battery when the allowable current value becomes the first allowable current value;
Maintaining the first allowable current value until the temperature difference between the plurality of battery cells falls within a predetermined temperature difference,
If the temperature difference falls within the predetermined temperature difference, as the time characteristic of the allowable current value of the secondary battery, the second allowable current value is increased by inclining toward the second allowable current value. The secondary battery control method is characterized by maintaining the second allowable current value after reaching the value.
請求項14から17のいずれか1項に記載の二次電池の制御方法であって、
前記二次電池の充電状態と前記二次電池の温度に対する内部抵抗値の関係式またはデータマップを参照して前記二次電池の許容電力を演算する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
A method for controlling a secondary battery according to any one of claims 14 to 17,
A method for controlling a secondary battery, comprising: calculating a permissible power of the secondary battery with reference to a relational expression or a data map of a charge state of the secondary battery and an internal resistance value with respect to a temperature of the secondary battery.
JP2017182061A 2017-09-22 2017-09-22 Secondary battery control device and control method Active JP6837408B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017182061A JP6837408B2 (en) 2017-09-22 2017-09-22 Secondary battery control device and control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017182061A JP6837408B2 (en) 2017-09-22 2017-09-22 Secondary battery control device and control method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019057455A true JP2019057455A (en) 2019-04-11
JP2019057455A5 JP2019057455A5 (en) 2020-03-05
JP6837408B2 JP6837408B2 (en) 2021-03-03

Family

ID=66107829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017182061A Active JP6837408B2 (en) 2017-09-22 2017-09-22 Secondary battery control device and control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6837408B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112965549A (en) * 2021-02-09 2021-06-15 杭州小电科技股份有限公司 Constant temperature control system and constant temperature control method
CN114043127A (en) * 2021-10-13 2022-02-15 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工务机械段 Automatic slow cooling equipment for welded joint of welded rail foundation ground steel rail
WO2023021646A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 三菱電機株式会社 Power conversion device for railway vehicles
CN115986272A (en) * 2023-03-20 2023-04-18 中创新航科技集团股份有限公司 Control method of auxiliary structure in battery pack and battery pack
JP7334685B2 (en) 2020-07-02 2023-08-29 株式会社デンソー storage battery controller
CN116706340A (en) * 2023-08-09 2023-09-05 江苏天合储能有限公司 Energy storage system heat management method and system, electronic equipment and storage medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036327A (en) * 1998-07-17 2000-02-02 Toyota Motor Corp Control device for battery cooling fan
JP2011146320A (en) * 2010-01-18 2011-07-28 Kawasaki Heavy Ind Ltd Cooling system of secondary battery
JP2015159115A (en) * 2013-02-19 2015-09-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power storage system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036327A (en) * 1998-07-17 2000-02-02 Toyota Motor Corp Control device for battery cooling fan
JP2011146320A (en) * 2010-01-18 2011-07-28 Kawasaki Heavy Ind Ltd Cooling system of secondary battery
JP2015159115A (en) * 2013-02-19 2015-09-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power storage system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7334685B2 (en) 2020-07-02 2023-08-29 株式会社デンソー storage battery controller
CN112965549A (en) * 2021-02-09 2021-06-15 杭州小电科技股份有限公司 Constant temperature control system and constant temperature control method
CN112965549B (en) * 2021-02-09 2022-03-01 杭州小电科技股份有限公司 Constant temperature control system and constant temperature control method
WO2023021646A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 三菱電機株式会社 Power conversion device for railway vehicles
JP7366323B2 (en) 2021-08-19 2023-10-20 三菱電機株式会社 Power converter for railway vehicles
CN114043127A (en) * 2021-10-13 2022-02-15 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工务机械段 Automatic slow cooling equipment for welded joint of welded rail foundation ground steel rail
CN115986272A (en) * 2023-03-20 2023-04-18 中创新航科技集团股份有限公司 Control method of auxiliary structure in battery pack and battery pack
CN116706340A (en) * 2023-08-09 2023-09-05 江苏天合储能有限公司 Energy storage system heat management method and system, electronic equipment and storage medium
CN116706340B (en) * 2023-08-09 2023-10-27 江苏天合储能有限公司 Energy storage system heat management method and system, electronic equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP6837408B2 (en) 2021-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6837408B2 (en) Secondary battery control device and control method
AU2005270149B2 (en) High temperature battery system for hybrid locomotive and offhighway vehicles
US20190047421A1 (en) Cooling strategy for battery systems
US9059595B2 (en) Charging control method for secondary battery and control device
JP4589872B2 (en) Control device for electric vehicle
KR101411434B1 (en) Electric condenser device
KR20220132412A (en) Battery Thermal Management Systems and Methods
US7911184B2 (en) Battery charging time optimization system
US9827871B2 (en) Adaptive thermal management of an electric energy storage method and system apparatus
US10059222B2 (en) Battery temperature estimation system
US20140225559A1 (en) Motor-driven travelling body and high-speed charge method for motor-driven travelling body
US20170088009A1 (en) Drive system, transporter, electrical device, and control method for drive system
US11075417B2 (en) Battery cooling control system
KR102034817B1 (en) Battery pack system including Battery Thermal Management System and control method thereof
CN108461860B (en) Cooling control method for battery management system in electric vehicle
KR20210123188A (en) Method and system of controlling power of fuel cell
Iwase et al. Development of battery system for railway vehicle
JP6212251B2 (en) Secondary battery cooling method
KR101587082B1 (en) Apparatus for cooling battery unit of vehicles
JP2012221927A (en) Control unit of accumulator battery temperature control device
JP2001161004A (en) Control method of battery pack
JP2005158271A (en) Abnormality detection system for battery cooling system
JP5461328B2 (en) Vehicle drive apparatus provided with power storage device
KR20090019038A (en) Method for optimizing high voltage battery
Oguri et al. Development of Lithium-Ion-Battery System for Hybrid System

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6837408

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150