JP2019061847A - Power storage device, management device, and method for determining state of power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に開示された技術は、蓄電装置の状態を判定する技術に関する。 The technology disclosed herein relates to a technology for determining the state of a power storage device.
自動車等の車両には、車載電装品の電源や、車両の駆動源として使用される蓄電装置が搭載されている。蓄電装置は、一般に複数の蓄電素子を備えており、これらの蓄電素子の劣化状態等は、蓄電素子の内部抵抗を測定することで推定することができる。このため、蓄電装置には、電流・電圧を測定することで内部抵抗を算定する管理装置が設けられていることがある。 2. Description of the Related Art A vehicle such as a car is equipped with a power supply of on-vehicle electrical components and a power storage device used as a drive source of the vehicle. Generally, the power storage device includes a plurality of power storage elements, and the deterioration state or the like of these power storage elements can be estimated by measuring the internal resistance of the power storage element. For this reason, the power storage device may be provided with a management device that calculates the internal resistance by measuring the current and voltage.
蓄電素子の内部抵抗の測定値は蓄電素子の使用状況によって影響を受ける。例えば、大きな電流が流れているときには蓄電素子の温度が上昇し、蓄電素子の温度上昇に応じて内部抵抗の測定値も影響を受ける。通電が終了した直後では、蓄電素子内部の分極現象に起因して蓄電素子の端子電圧が正しい値からずれることが知られており、端子電圧のずれも内部抵抗の測定値の誤差要因となる。この分極現象は、大きな電流が流れなければ、時間の経過とともに消失して安定状態に至る。 The measured value of the internal resistance of the storage element is affected by the usage of the storage element. For example, when a large current flows, the temperature of the storage element rises, and the measured value of the internal resistance is also affected according to the temperature rise of the storage element. Immediately after the end of energization, it is known that the terminal voltage of the storage element deviates from the correct value due to the polarization phenomenon inside the storage element, and the deviation of the terminal voltage also becomes an error factor of the measured value of the internal resistance. This polarization phenomenon disappears with time and reaches a stable state unless a large current flows.
従来、蓄電装置が無電流状態になったことを検出すると、蓄電装置が無電流状態になったことを検出した時点からタイマによって経過時間をカウントし、所定の時間が経過したことをもって、蓄電素子が安定状態に至ったとみなして内部抵抗を測定し、内部抵抗に基づき蓄電素子の状態を推定するという技術が開発されている(例えば特許文献1)。 Conventionally, when it is detected that the power storage device is in the non-current state, the timer counts the elapsed time by the timer from when the power storage device is in the non-current state, and when the predetermined time has elapsed There has been developed a technique for measuring the internal resistance, assuming that the state has reached a stable state, and estimating the state of the storage element based on the internal resistance (for example, Patent Document 1).
上記の技術によると、蓄電素子が安定状態に至ったか否かを、蓄電装置が無電流状態になったことを検出した時点以前の蓄電素子の使用状況とは無関係に経過時間のカウントに基づいて判断している。短時間しか蓄電素子に通電されなかった場合には、短時間で蓄電素子が安定状態に戻るにもかかわらず、予め定められた時間が経過するまで待たなければならない。 According to the above technology, whether or not the storage element has reached a stable state is based on the count of elapsed time regardless of the usage state of the storage element before the point in time when it is detected that the storage device has become a currentless state. Deciding. In the case where the storage element is energized for only a short time, although the storage element returns to the stable state in a short time, it is necessary to wait until a predetermined time has elapsed.
本明細書に開示された技術は、タイマによる時間カウントに依拠しないで、蓄電素子が安定状態にあるか否かを判断可能にすることを目的とする。 The technique disclosed in the present specification aims to make it possible to determine whether or not a storage element is in a stable state without relying on time counting by a timer.
蓄電装置が2つの部位の温度をそれぞれ測定する第1及び第2の測温部を有し、管理装置が第1及び第2の測温部から取得した各温度の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定する。 The storage device has first and second temperature measuring units for measuring the temperatures of the two parts respectively, and the storage device is based on the temperature difference between the temperatures obtained from the first and second temperature measuring units. Determine the state of
本構成では、タイマによる時間カウントに依拠しないで、蓄電素子の状態が安定したことを判定することができる。 In this configuration, it is possible to determine that the state of the storage element is stable without relying on the time count by the timer.
<実施形態の概要>
本明細書で開示する蓄電装置は、蓄電装置の2つの部位の温度をそれぞれ測定する第1及び第2の測温部と、これらの第1及び第2の測温部から取得した各温度の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定する管理装置とを備える。
<Overview of Embodiment>
The power storage device disclosed in the present specification includes first and second temperature measurement units that respectively measure temperatures of two portions of the power storage device, and temperatures of the respective temperatures obtained from the first and second temperature measurement units. And a management device that determines the state of the storage element based on the temperature difference.
蓄電装置の蓄電素子に電流が流れると、蓄電素子の内部において発熱が起こって内部温度が上昇する。電流が遮断されれば発熱は停止し、熱拡散と外部への放熱により、蓄電装置の全体は徐々に温度低下してゆく。この場合、蓄電装置の異なる部位では熱的な条件が様々に異なるから、温度が時間経過によりどのように変化するかは一様ではなく、場所によって温度差が大きいことがある。通電終了直後は場所による温度差が大きくても、時間の経過によってその温度差は縮小しつつ、最終的に全体が熱平衡に達する。 When current flows to the storage element of the storage device, heat is generated inside the storage element to increase the internal temperature. When the current is interrupted, the heat generation is stopped, and the temperature of the entire power storage device gradually decreases due to heat diffusion and heat dissipation to the outside. In this case, since the thermal conditions are different at different parts of the power storage device, how the temperature changes with the passage of time is not uniform, and the temperature difference may be large depending on the place. Immediately after the end of energization, even if there is a large temperature difference depending on the location, the temperature difference eventually shrinks with the passage of time, and eventually the entire system reaches thermal equilibrium.
図10は、蓄電装置に所定時間通電した後に通電を停止し、蓄電装置を放置した場合における、蓄電装置の異なる部位にある2つの蓄電素子の温度の経時変化の例を示す。符号Pで示す曲線は、蓄電装置のうち比較的に放熱しにくい部位にある蓄電素子の温度変化を示す。符号Qで示す曲線は、比較的に放熱しやすい部位にある蓄電素子の温度変化を示す。 FIG. 10 shows an example of the change with time of the temperature of two storage elements in different parts of the storage device when the storage device is stopped after being energized for a predetermined time and the storage device is left. A curve indicated by symbol P indicates a temperature change of the storage element in a portion of the storage device that is relatively difficult to dissipate heat. A curve indicated by a symbol Q indicates a temperature change of the storage element in a portion where heat release is relatively easy.
蓄電装置へ通電すると、放熱しにくい部位の蓄電素子の温度は、放熱しやすい部位にある蓄電素子の温度に比べて、速く上昇する。すなわち、放熱しにくい部位と、放熱しやすい部位との間には温度差が生じる。その後、通電による発熱量と、放熱量とが釣り合うことにより、各部位の温度は、温度差を残した状態で平衡に向かう。蓄電装置への通電を停止(符号Rで示す時刻)すると、熱拡散と外部への放熱により、各部位の温度は徐々に低下しながら、温度差が小さくなっていき、最終的に全体の温度が等しくなる熱平衡に向かう。 When current is supplied to the power storage device, the temperature of the storage element in the portion where heat is not easily dissipated rises faster than the temperature of the storage element in the portion where the heat is likely to be dissipated. That is, a temperature difference occurs between the portion where it is difficult to release heat and the portion where it is easy to release heat. Thereafter, the amount of heat generated by energization and the amount of heat release balance each other, so that the temperature of each portion goes to equilibrium with the temperature difference left. When energization of the storage device is stopped (time indicated by symbol R), the temperature difference of each part gradually decreases while the temperature of each part gradually decreases due to thermal diffusion and heat dissipation to the outside, and finally the entire temperature Go to thermal equilibrium where
蓄電装置の2つの部位において第1及び第2の測温部により温度を測定し、第1及び第2の測温部の温度差が所定の範囲に到達したことに基づいて蓄電装置の蓄電素子の状態を判定することができる。 The temperature is measured by the first and second temperature measuring units at two portions of the power storage device, and the storage element of the power storage device is based on the temperature difference between the first and second temperature measuring portions reaching a predetermined range. It is possible to determine the state of
長時間使用されていない蓄電装置が充放電を開始しても、第1及び第2の測温部の温度差が所定の範囲内に留まっているうちは、蓄電装置の蓄電素子が安定状態にあると判定することができる。短時間だけ蓄電素子に電流が流れて、蓄電装置内部の温度分布や蓄電素子内部の状態に大きな変化が生じていないときには、各測温部における温度差が大きくならないから、早期に安定状態であることを判定できる。 Even if the storage device that has not been used for a long time starts charging and discharging, the storage element of the storage device becomes stable while the temperature difference between the first and second temperature measuring parts remains within the predetermined range. It can be determined that there is. When the current flows in the storage element for a short time, and the temperature distribution in the storage device and the state in the storage element do not change significantly, the temperature difference in each temperature measuring unit does not increase, so the state is early and stable. Can determine that.
第1及び第2の測温部の少なくとも一方を蓄電素子の温度を測定するように設ければ良く、他方は蓄電装置のうちの蓄電素子とは離れた部位の温度を測定してもよい。この構成によれば、蓄電素子の温度が、ここから離れた部位の温度、すなわち蓄電素子の環境温度に近くなると、両測温部の温度差が小さくなるから、両測温部の温度差に基づき蓄電素子の状態を判定することができる。 At least one of the first and second temperature measurement units may be provided to measure the temperature of the storage element, and the other may measure the temperature of a portion of the storage device remote from the storage element. According to this configuration, when the temperature of the storage element is close to the temperature of the part away from here, that is, the environmental temperature of the storage element, the temperature difference between the two temperature measuring parts becomes smaller. The state of the storage element can be determined based on the above.
本構成によれば、蓄電装置の2つの部位の温度差に基づいて、蓄電素子の状態を判定するので、蓄電装置が無電流になってからの時間を継続的にカウントするためのタイマを不要にすることができる。車両の駐車中には蓄電装置の管理装置が低消費電力状態に移行しなくてならない場合でも、継続的に動作させる必要があるタイマを使用しないため、消費電力を抑えることができる。 According to this configuration, since the state of the storage element is determined based on the temperature difference between the two parts of the storage device, it is not necessary to have a timer for continuously counting the time since the storage device has no current. Can be Even when the control device of the power storage device needs to shift to the low power consumption state while the vehicle is parked, the power consumption can be suppressed because the timer that needs to be operated continuously is not used.
蓄電装置が外気温の影響を受けやすい箇所に設置されていたり、車両のエンジンが蓄電装置の近くにある等、不規則なあるいは蓄電装置に対して不均一な熱的影響を受ける箇所に蓄電装置が設けられる場合には、従来のようにタイマで監視するだけでは誤判定する可能性がある。例えば、外気温の影響やエンジンの熱的影響によって蓄電装置が配置された場所の温度条件が不規則に変化する場合には、タイマのカウントによって蓄電素子が安定状態に達したと判定されたとしても、蓄電素子の温度が未だ高く安定状態に達しているとはいえないことがある。また、外気温やエンジンの熱的影響によって蓄電装置のうちの一部分が他に比べてより高温になった場合には、タイマのカウントによって蓄電素子が安定状態に達したとみなされても、実際には蓄電素子の全体が熱的に安定したとは言えない。 A storage device is installed at a location that is unevenly affected by an irregular or storage device such as the storage device is installed at a location susceptible to the outside air temperature, or the vehicle engine is near the storage device. If is provided, it may be erroneously determined only by monitoring with a timer as in the prior art. For example, when the temperature condition of the location where the storage device is disposed changes irregularly due to the influence of the outside air temperature or the thermal effect of the engine, it is determined that the storage element has reached the stable state by the timer count. In some cases, the temperature of the storage element is still too high to reach a steady state. Also, even if one of the storage devices becomes hotter than the others due to the outside air temperature or the thermal effect of the engine, even if the storage element is considered to have reached a stable state by the timer count, It can not be said that the entire storage element is thermally stable.
本構成によれば、蓄電装置の2つの部位の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定するので、外部の不規則な熱的影響による誤判定が生じにくい。 According to this configuration, since the state of the storage element is determined based on the temperature difference between the two parts of the storage device, an erroneous determination due to an external irregular thermal effect is less likely to occur.
安定状態であるとの判定に応じて蓄電素子の内部抵抗を推定し、さらに蓄電素子の温度補正をする場合には、ばらつきが少ない温度に基づいた温度補正を行うことができるから、温度補正の精度を向上させることができる。以下に、詳細に説明する。蓄電素子の内部抵抗は温度依存性があるので、蓄電素子の内部抵抗を推定する場合には温度補正を行うことが一般に行われている。複数の蓄電素子の温度が安定せず、各蓄電素子の温度にばらつきがある場合には、どの温度で補正すればよいのかが分からないため、蓄電素子の内部抵抗を推定する際の精度が低下する虞がある。本構成によれば、蓄電素子の温度が安定したか否かを判定することができるので、蓄電素子の内部抵抗の温度補正の精度を向上させることが可能となり、蓄電素子の内部抵抗を精度よく推定できる。 When the internal resistance of the storage element is estimated according to the determination that the state is stable, and the temperature of the storage element is further corrected, temperature correction based on the temperature with less variation can be performed. Accuracy can be improved. The details will be described below. Since the internal resistance of the storage element has temperature dependency, temperature correction is generally performed when the internal resistance of the storage element is estimated. If the temperatures of the plurality of storage elements do not stabilize and there is a variation in the temperature of each storage element, it is not known at which temperature the correction should be made, so the accuracy in estimating the internal resistance of the storage elements decreases There is a risk of According to this configuration, it can be determined whether or not the temperature of the storage element is stable, so that the accuracy of temperature correction of the internal resistance of the storage element can be improved, and the internal resistance of the storage element can be accurately determined. It can be estimated.
上記の蓄電装置では、前記蓄電素子を複数個集積させて組電池を構成した場合、前記第1及び第2の各測温部が前記組電池のうちの異なる蓄電素子の温度を測定することができる。 In the above power storage device, when a plurality of the power storage elements are integrated to form a battery pack, the first and second temperature measuring units may measure temperatures of different power storage elements of the battery pack. it can.
本構成によれば、組電池全体の中での各蓄電素子の温度の偏りに基づいて蓄電素子の状態を判定できるから、特に組電池が同種・同一容量の蓄電素子を集積させて構成されている場合に、蓄電素子の状態をより正確に判定することができる。この場合、第1及び第2の測温部は、組電池の中央部に位置する蓄電素子と、組電池の端部に位置する蓄電素子とに設けることが好ましい。 According to this configuration, since the state of the storage element can be determined based on the temperature deviation of each storage element in the entire assembled battery, in particular, the assembled battery is configured by integrating storage elements of the same type and the same capacity. When it is present, the state of the storage element can be determined more accurately. In this case, it is preferable that the first and second temperature measuring units be provided to the storage element located at the center of the assembled battery and the storage element located at the end of the assembled battery.
第1及び第2の各測温部は、同一の蓄電素子のうちの異なる部位に設けてもよい。同一の蓄電素子であっても、内部温度の偏りや、温度が時間経過によりどのように変化するかは蓄電素子の安定度と密接な関係があるから、同一の蓄電素子の異なる部位の温度差に基づいてその蓄電素子の状態を判定することができる。 The first and second temperature measuring units may be provided in different parts of the same storage element. Even with the same storage element, the deviation of the internal temperature and how the temperature changes with the passage of time is closely related to the stability of the storage element, so the temperature difference between different parts of the same storage element The state of the storage element can be determined based on
蓄電装置が、クランキングにより始動される内燃機関を備えた車両に搭載される場合、前記管理装置は、内燃機関のクランキングを実行する信号を受けたことを条件に蓄電素子の状態を判定することが好ましい。 When the power storage device is mounted on a vehicle provided with an internal combustion engine started by cranking, the management device determines the state of the storage element on the condition that a signal for executing the cranking of the internal combustion engine is received. Is preferred.
上記構成によれば、クランキング直前に蓄電素子の状態を判定することになるから、このクランク直前の時点で蓄電素子が安定状態にあると判定されたときには、引き続くクランキング時に流れる電流を利用して内部抵抗を推定することができる。このため、大電流で内部抵抗を推定することになるから、蓄電素子の内部抵抗を推定する際の精度を、向上させることができる。 According to the above configuration, since the state of the storage element is determined immediately before cranking, when it is determined that the storage element is in the stable state immediately before this crank, the current flowing at the time of subsequent cranking is used. Internal resistance can be estimated. Therefore, since the internal resistance is estimated with a large current, the accuracy in estimating the internal resistance of the storage element can be improved.
<実施形態1>
実施形態1について、図1〜図5を参照して説明する。複数の同一部材については、一の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。
1.蓄電装置10の説明
車両1は、図1に示すように、蓄電装置10を備えている。蓄電装置10は、図2に示すように、箱形の電池ケース31を有しており、電池ケース31内には、複数の電池11(蓄電素子)からなる組電池14や制御基板38が収容されている。以下の説明において、図2および図3を参照する場合、電池ケース31が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース31の上下方向をY方向とし、電池ケース31の長辺方向に沿う方向をX方向とし、電池ケース31の奥行き方向をZ方向として説明する。
First Embodiment
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. About several same members, a code | symbol may be attached | subjected only to one member and a code | symbol may be abbreviate | omitted about another member.
1. Description of
電池ケース31は、図3に示すように、上方に開口するケース本体33と、複数の電池11を位置決めする位置決め部材34と、ケース本体33の上部に装着される中蓋35と、上蓋36とを備えて構成されている。ケース本体33内には、図3に示すように、各電池11が個別に収容される複数のセル室33AがX方向に並んで設けられている。
As shown in FIG. 3, the
位置決め部材34は、図3に示すように、複数のバスバー37が上面に配置されており、位置決め部材34がケース本体33内に配置された複数の電池11の上部に配置されることで、複数の電池11が、位置決めされると共に複数のバスバー37によって直列に接続される。
As shown in FIG. 3, the
中蓋35は、図2に示すように、平面視略矩形状をなしている。中蓋35のX方向両端部には、図示しないハーネス端子が接続される一対の端子部32P、32Nが設けられている。一対の端子部32P、32Nは、例えば鉛合金等の金属からなり、32Pが正極側端子部、32Nが負極側端子部である。
As shown in FIG. 2, the
中蓋35の上面には、収容部35Aが設けられている。制御基板38は、中蓋35の収容部35Aの内部に収容されており、中蓋35がケース本体33に装着されることで、電池11と制御基板38とが接続される。また、上蓋36は、中蓋35の上部に装着され、制御基板38を収容した収容部35Aの上面を閉じる。
A
図4を参照して、蓄電装置10の電気的構成を説明する。蓄電装置10は、電池11と、測温部15(第1の測温部に相当)と、参照測温部13(第2の測温部に相当)と、管理装置16と、を有する。
The electrical configuration of
組電池14は、直列接続された同一容量の複数(本実施形態では4つ)の電池11から構成されている。複数の電池11は並列方向(矢線Aで示す方向)に並んでいる。
The
電池11は例えば扁平な直方体形状をなしており、いわゆる角型電池とされる。電池11は金属製のケース12内に、図示しない蓄電要素が収容されている。電池11としては、例えば、正極にリン酸鉄系材料、負極にグラファイトを用いたリチウムイオン二次電池を用いることができるが、上記の構成に限定されない。
The
電池11の電池電圧は約3.5V、組電池14の総電圧は約14Vであり、蓄電装置10の電圧階級は12Vである。蓄電装置10は車両駆動用の内燃機関であるエンジン2を始動するためのものとして例示してある。
The battery voltage of the
組電池14を構成する複数の電池11のうち、並列方向の一の端部(図4における上端部)に位置する電池11Aの外面には、参照測温部13が取り付けられている。組電池14を構成する複数の電池11のうち、並列方向の中央部に位置する電池11B(図4において、上端部から三番目であり且つ下端部から二番目)の外面には、測温部15が取り付けられている。参照測温部13、及び測温部15はサーミスタ、熱電対等、公知の測温部材を用いることができる。本実施形態ではサーミスタが用いられている。
The reference
なお、組電池14の中央部とは、電池11の個数が奇数(2n−1個、nは自然数)である場合には、組電池14の双方の端部から数えてn番目の電池11をいい、電池11の個数が偶数(2n個、nは自然数)の場合には、組電池14の一方の端部から数えてn番目の電池11、及び、他方の端部から数えてn番目の電池11の少なくとも一方をいう。本実施形態においては、組電池14を構成する電池11の個数は4個(偶数)なので、図4において、組電池14の下端部から数えて二番目の電池11Bが、並列方向について中央部に位置するようになっている。
When the number of
参照測温部13が取り付けられた電池11Aは、組電池14の端部に位置しているので、熱が外部に放散されやすい。このため、蓄電装置10に通電した時に、組電池14を構成する電池11の中で最も温度変化(低温側の平衡温度と高温側の平衡温度との差)が小さいものの一つとなっている。
Since the
測温部15が取り付けられた電池11Bは、組電池14の中央部に位置しているので、通電時に発生した熱が放散されにくい。このため、蓄電装置10に通電した時に、組電池14を構成する電池11の中で最も温度変化(低温側の平衡温度と高温側の平衡温度との差)が大きいものの一つとなっている。
Since the
蓄電装置10は、組電池14を管理する管理装置16を備える。管理装置16は、中央処理装置であるCPU17(コンピュータの一例)と、メモリ18と、通信部19と、を備える。
The
上記した参照測温部13、及び測温部15は、信号線20によって、管理装置16に電気的に接続されている。参照測温部13によって測定された電池11Aの温度である参照温度と、測温部15によって測定された電池11Bの温度である測定温度は、管理装置16に取り込まれる。
The reference
メモリ18は、例えば、フラッシュメモリやEEPROM等の不揮発性メモリである。メモリ18には、電池11を管理するためのプログラムや、プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。また、メモリ18には、参照温度と測定温度との間の温度差を算出し、参照温度と測定温度との間の温度差が所定の基準値よりも小さいかどうかを判断するプログラムや、上記の基準値が記憶されている。
The
CPU17は、参照測温部13から参照温度を取得するとともに測温部15から測定温度を取得し、両温度の温度差を算出する。
The
蓄電装置10は、電源ライン22、グランドライン23を介して、セルモータ25、及び充電装置26と接続されている。セルモータ25、及び充電装置26は、車両ECU27(Electronic Control Unit)によって制御される。車両ECU27は、通信線28を介して管理装置16の通信部19と接続され、両者の間で通信可能である。
セルモータ25は、イグニッションスイッチ24がオンされてクランキングを実行させるための信号が車両ECU27に与えられると、車両ECU27からの信号によって通電され、内燃機関であるエンジン2を始動させるためにクランキングを行う。
When the
充電装置26は組電池14を充電する。本実施形態では、充電装置26は車両のエンジン2によって駆動される発電機を含む。充電装置26は、車両1の外部に配された外部電源から電力の供給を受けてもよい。
The charging
管理装置16は、測温部15の出力と、参照測温部13の出力とに基づいて、以下に説明するように、電池11の状態を判定する。
The
2.電池11の状態を判定する処理
図5は、管理装置16が電池11の状態を判定する処理のフローチャートである。イグニッションスイッチ24がオンされると、その信号を受けて車両ECU27は、セルモータ25を駆動することに先立ち、図5の処理を実行する。
2. Process of Determining State of
CPU17は参照測温部13から参照温度T2を取得し(S10)、測温部15から測定温度T1を取得する(S20)。CPU17は測定温度T1と参照温度T2との温度差ΔT(=|T2−T1|)を計算し、この温度差ΔTを予めメモリ18に記憶されていた基準値Trefと比較する(S30)。
The
温度差ΔTが基準値Tref以下の場合は、CPU17は各電池11間で温度の偏りがない安定状態に至っていると判定し、安定状態フラグを設定(S40)して処理を終える。基準値Trefを越えているときは、同フラグを立てることなく処理を終える。その後、CPU17は直ちにセルモータ25によってクランキングを実行させてエンジン2を始動させる。
If the temperature difference ΔT is equal to or less than the reference value Tref, the
CPU17は、安定状態フラグが立てられている場合には、その後のクランキング時に流れる電流と、電池11の端子電圧を取得し、電池11の端子電圧に基づき電池11の内部抵抗を算定する。CPU17は、安定状態フラグが立てられた時点での電池11の温度T1,T2を取得済みであり、電池11の温度T1,T2の温度差ΔTは比較的小さい(ΔT≦Tref)から、電池11の温度T1又はT2を利用して、算定した内部抵抗を所定の標準温度における内部抵抗に換算(温度補正)して、標準温度における内部抵抗を算出する。この標準温度における内部抵抗は、電池11の劣化状態等を反映しているから、その標準温度における内部抵抗の情報を加味してCPU17は電池11ないし組電池14の劣化状態を判定し又は寿命の判定を行う。
When the steady state flag is set, the
本構成によれば、管理装置16は、測定温度T1と参照温度T2との温度差ΔTに基づいて電池11の状態を判定するので、無電流状態になったことを検出して起動されるタイマによって所定時間が経過することを計測することなく、状態判定が可能である。
According to this configuration, since the
従って、継続的にタイマを起動しておく必要がなく、必要なときに各温度T1,T2を取得すればよいから、蓄電装置10のシステムをオフにしたり、間欠的にあるいは何らかのイベントが生じたときに各温度T1,T2を取得したりする低消費電力状態にしておくこともできる。
Therefore, it is not necessary to start the timer continuously, and it is sufficient to acquire the temperatures T1 and T2 when necessary, so the system of the
本実施形態では、複数個の電池11を集積させて組電池14を構成しており、参照測温部13は組電池14を構成する電池11Aの温度を測定し、測温部15は電池11Aとは異なる電池11Bの温度を測定する。
In the present embodiment, the
組電池14内の異なる位置に配された電池11の熱的な条件はそれぞれ異なる。このため、組電池14に通電されると異なる電池11間で温度差が生じる場合がある。本構成によれば、組電池14全体の中での電池11A,11B間の温度差に基づいて電池11の状態を判定できるから、特に組電池14が同種・同一容量の電池11を集積させて構成されている場合に、電池11の状態をより正確に判定することができる。
The thermal conditions of the
本実施形態においては、参照測温部13は組電池14の端部に位置する電池11Aの温度を測定し、測温部15は組電池の中央部に位置する電池11Bの温度を測定する。上記したように、電池11Aは、蓄電装置10に通電した時に、組電池14を構成する電池11の中で最も高温になりやすい。一方、電池11Bは、蓄電装置10に通電した時に、組電池14を構成する電池11の中で最も高温になりにくい。このため、電池11Aと電池11Bとの間の温度差は、組電池14を構成する4個の電池11間の各種の温度差のうち最も大きいものと考えられる。
In the present embodiment, the reference
従って、他の電池11間の温度差を利用するより、正確に組電池14の状態を判断することができる。
Therefore, the state of the assembled
電池11Aの参照温度T2と電池11Bの測定温度T1との温度差ΔTが基準値Tref以下になったと判定された場合には、組電池14を構成する電池11の温度の偏りが小さくなっていることを意味する。このため、管理装置16が取得した電池11Aの参照温度T2又は電池11Bの測定温度T1を用いることにより、電池11の内部抵抗の温度補正を精度よく行うことができる。
When it is determined that the temperature difference ΔT between the reference temperature T2 of the
測定温度T1と参照温度T2との温度差ΔTの閾値となる所定の基準値Trefは、組電池14に含まれる電池11の個数、電池11の配列の仕方、電池11の構造、組電池14を冷却するための装置の有無等に応じて、適切な値が設定される。基準値Tref(閾値)は、予め実験を行うことにより設定することができる。本実施形態のように、組電池14のうち、並列方向の端部に参照測温部13が配され、中央位置に測温部15が配される構成においては、基準値Trefとしては、1℃以下が好ましく、0.5℃以下が更に好ましい。
The predetermined reference value Tref which is a threshold value of the temperature difference ΔT between the measurement temperature T1 and the reference temperature T2 is the number of the
蓄電装置10は、クランキングにより始動されるエンジン2が搭載された車両1に搭載されており、管理装置16は、エンジン2のクランキングを実行する信号を受けたことを条件に、電池11の状態を判定する。これにより、管理装置16は、クランキング直前に電池11の状態を判定することになる。クランキング直前の時点で電池11が安定状態にあると判定された場合には、クランキング時に流れる電流を利用して内部抵抗を推定することが好ましい。
The
エンジン2のクランキング時には、比較的に大きな電流が蓄電装置10に流れるので、電池11の内部抵抗を算出する際の精度を、向上させることができる。
At the time of cranking of engine 2, a relatively large current flows in
電池11の状態が安定であると判定された場合には、車両1が走行中であっても、電池11の内部抵抗を精度よく推定することができる。
If it is determined that the state of the
<変形例>
次に、本実施形態の変形例を説明する。イグニッションスイッチ24は、アクセサリー位置、オン位置、スタート位置を有する。イグニッションスイッチ24がアクセサリー位置にセットされると、ラジオ、オーディオ機器等の車載の付属機器の電源がオンされる。イグニッションスイッチ24がオン位置にセットされると、エンジン2の点火系機器の電源がオンされる。イグニッションスイッチ24がスタート位置にセットされると、クランキングを実行させる信号が送信される。
<Modification>
Next, a modification of this embodiment will be described. The
イグニッションスイッチ24がアクセサリー位置、又はオン位置にセットされると、車両ECU27は、管理装置16のCPU17に、電池11の状態を判定する処理を実行することを命令する。電池11の状態を判定する処理及び、その後の処理は前述した実施形態1と同様なので、重複する説明を省略する。
When the
このように、乗員がエンジン2を始動させず、イグニッションスイッチ24をアクセサリー位置又はオン位置にセットしてラジオ、オーディオ機器等を使用する状態において、電池11の状態を判定してもよい。
As described above, the state of the
<実施形態2>
実施形態2について図6を参照して説明する。本実施形態に係る蓄電装置40においては、組電池14に対して矢線Bで示す方向に沿って、冷風が吹き付けられるようになっている。冷風は、車両1のエアコンディショナで生成された冷気から分流されたものであってもよく、専用の冷却装置からの冷風であってもよい。また、車両1の外部から導入した外気を用いてもよい。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the
図6における最上部に配された電池11Aは、冷風により最も冷却されやすいものとなっている。このため、蓄電装置40に通電した場合に、組電池14を構成する電池11の中で最も温度変化(温度が低下する速度)が小さい。この電池11Aの外面に参照測温部13が配されている。
The
図6における最下部に配された電池11Cは、冷風の最も風下側に位置しているので、最も冷却効率が低い。このため、蓄電装置40に通電した場合に、組電池14を構成する電池11の中で最も温度変化(温度が低下する速度)が大きい。この電池11Cの外面に測温部15が配されている。
Since the
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The configuration other than the above is substantially the same as that of the first embodiment, so the same reference numerals are given to the same members, and the overlapping description will be omitted.
本実施形態においては、電池11Aと電池11Cとの温度差は、組電池14を構成する電池11間の温度差のうちで最も大きいものとなる。本実施形態では、電池11Aと電池11Cとの温度差に基づいて電池11の状態を判定するので、電池11Aと電池11Cとの温度差が所定の基準値以下になったことを検出したときは、組電池14を構成する他の各電池11間の全ての温度差は所定の基準値よりも小さいことを意味する。従って、検出誤差や比較誤差等を考慮して基準値を比較的大きくとっても、各電池11の状態を正確に判断することができる。
In the present embodiment, the temperature difference between the
<実施形態3>
本実施形態に係る蓄電装置50においては、図7に示すように、参照測温部13は管理装置16に配されている。詳細には、管理装置16は蓄電装置50の電池ケース31内部に設けられており、管理装置16を構成する制御基板38上に参照測温部13が配されている。CPU17は、参照測温部13によって測定された管理装置16内部の温度T2を参照温度として取得する。
Embodiment 3
In the
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The configuration other than the above is substantially the same as that of the first embodiment, so the same reference numerals are given to the same members, and the overlapping description will be omitted.
管理装置16が蓄電装置50の電池ケース31内部に設けられている場合、管理装置16の温度環境は、組電池14の温度環境と略同一になる。組電池14が充放電によって温度が上昇しても、充放電が終了して組電池14の温度が低下すると、管理装置16の内部温度に近くなる。この結果、組電池14のうちの電池11に設けられた測温部15の温度は、管理装置16の内部温度を測定している参照測温部13の温度に近くなり、結局、測温部15と参照測温部13との温度差が小さくなるから、この温度差が基準値Tref以下になったときに組電池14が安定状態にあると判断される。
When
この構成によると、例えば蓄電装置50の外部の環境温度が高いときには、組電池14や管理装置16の内部温度も同様に高くなり、両測温部13,15の温度差ΔTは環境温度の影響を排除した値になるから、電池11の状態判定の精度を高めることができる。
According to this configuration, for example, when the environmental temperature outside the
<実施形態4>
実施形態4について、図8を参照して説明する。本実施形態に係る車両1は蓄電装置60を搭載した電気自動車であって、蓄電装置60からの電力によって駆動されるモータによって走行する。車両1にはエンジン2及びセルモータ25は搭載されていない。イグニッションスイッチ24に代わってパワースイッチ61が配されている。充電装置26は、車両1の外部に設けられた外部電源から電力の供給を受けて、蓄電装置60を充電する。
Fourth Embodiment
The fourth embodiment will be described with reference to FIG. A vehicle 1 according to the present embodiment is an electric vehicle equipped with a
パワースイッチ61のオン操作により車両1のシステムが起動されると、車両ECU27は、管理装置16のCPU17に電池11の状態を判定する処理を実行することを命令する。
When the system of the vehicle 1 is activated by the on operation of the
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The configuration other than the above is substantially the same as that of the first embodiment, so the same reference numerals are given to the same members, and the overlapping description will be omitted.
車両1のシステムがオンされると、実施形態1と同様に管理装置16は、測温部15から電池11Bの温度T1を取得し、参照測温部13から電池11Aの温度T2を取得する。管理装置16は、測温部15から取得した測定温度T1と、参照測温部13から取得した参照温度T2と、の温度差ΔTから、蓄電装置60の電池11の状態を判定する。その後、実施形態1と同様に、蓄電装置60が安定状態にあると判断されたときには、電池11の内部抵抗を推定し、電池11の温度補正を行う。
When the system of the vehicle 1 is turned on, the
<変形例>
上記実施形態4では、電気自動車のパワースイッチ61がオンされたときに蓄電装置60の状態を判定する構成としたが、以下に述べる実施形態4の変形例では蓄電装置60が充電される直前に、電池11の状態を判定するようにしている。
<Modification>
In the fourth embodiment, the
充電装置26に外部電源が接続されると、車両ECU27は、蓄電装置60の充電が可能な状態になったと判断し、管理装置16に、蓄電装置60の電池11の状態を判定する処理を実行することを命令する。これにより、実施形態4と同様に、温度T1、T2を取得して温度差ΔTを計算し、ΔTを予めメモリ18に記憶されていた基準値Trefと比較する。温度差ΔTが基準値Tref以下である場合には、安定状態フラグを設定して処理を終え、基準値Trefを越えているときは、同フラグを立てることなく処理を終える。その後、CPU17は充電装置26によって蓄電装置60を充電させる。
When an external power supply is connected to charging
本実施形態によれば、管理装置16は、蓄電装置60を充電する直前に電池11の状態を判定することになる。この充電直前の時点で電池11が安定状態にあると判定された場合には、充電時に流れる電流を利用して内部抵抗を推定することができる。蓄電装置60の充電時には、比較的に大きな電流が蓄電装置60に流れるので、電池11の内部抵抗を推定する際の精度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the
<実施形態5>
実施形態5について、図9を参照しつつ説明する。本実施形態の電池71は、ケース72の内部に蓄電要素74が収容されている。参照測温部73は、電池71のケース72の上壁の外面に取り付けられて電池71の外面の温度T2を測定する。
Fifth Embodiment
The fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the
測温部75は、電池71のケース72の内部に取り付けられている。測温部75は、ケース72の下壁よりもやや上方の位置に配されている。測温部75は、ケース72の内部の任意の部位に、必要に応じて配置することができる。測温部75は、電池71の内部の温度T1を測定する。測温部75は、蓄電要素74の温度を測定してもよいし、ケース72の内面の温度を測定してもよい。測温部75は、ケース72の内部に配された任意の部材の温度を測定することになる。
The
1つの電池71であっても部位ごとに発熱量や放熱性は異なるので、通電直後においては、内部温度に偏りが生じたり、内部温度と外部温度との間に温度差が生じたりする。内部温度の偏りや、内部と外部との温度差は、通電終了後、時間が経過することにより温度差は縮小し、最終的に熱平衡に達する。
Even with one
電池71の内部温度の偏りや、電池71の温度が時間経過によりどのように変化するかは電池71の安定状態と密接な関係があるから、同一の電池71の異なる部位の温度を測定し、その温度差に基づいて電池71の状態を判定することができる。
Since the internal temperature deviation of the
<他の実施形態>
本明細書に開示された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば次のような実施形態も本明細書に開示された技術の範囲に含まれる。
Other Embodiments
The art disclosed herein is not limited to the embodiments described above with reference to the drawings. For example, the following embodiments are also included in the scope of the technology disclosed herein.
(1)実施形態1〜4では、1個の蓄電装置を構成する複数の蓄電素子のうち、異なる2個の蓄電素子に第1及び第2の測温部が配される構成としたが、これに限られず、1個の蓄電装置を構成する複数の蓄電素子のうち、異なる3個以上の蓄電素子のそれぞれに測温部を配し、測温部が配された3個以上の蓄電素子の中から選ばれた2個の蓄電素子の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定してもよい。2個の蓄電素子の温度差に基づくとは、前述した実施形態において示したように温度差ΔTと基準値Trefとの大小関係を判断するに限らず、例えば温度差ΔTに数学的処理を加えた値を算出し、その値に基づいて判断することを含む。 (1) In the first to fourth embodiments, the first and second temperature measuring units are arranged in two different power storage elements among a plurality of power storage elements constituting one power storage device. The present invention is not limited to this, and among the plurality of storage elements constituting one storage device, three or more storage elements each having a temperature measuring portion arranged in each of three or more different storage elements, and in which a temperature measuring portion is arranged The state of the storage element may be determined based on the temperature difference between two storage elements selected from among the above. Based on the temperature difference between the two storage elements, as shown in the above embodiment, it is not limited to determining the magnitude relationship between the temperature difference ΔT and the reference value Tref. For example, mathematical processing is added to the temperature difference ΔT Calculating and determining based on the calculated value.
(2)第1及び第2の測温部は、NTCサーミスタや、PTCサーミスタ、熱電対等でもよく、非接触タイプの温度センサであってもよよい。 (2) The first and second temperature measuring units may be NTC thermistors, PTC thermistors, thermocouples or the like, or may be non-contact type temperature sensors.
(3)実施形態1〜5に係る蓄電素子は、角型であったが、これに限られず、円筒型、ラミネートフィルムを接合してなる袋形状でもよい。 (3) The energy storage device according to the first to fifth embodiments is a rectangular shape, but is not limited to this, and may be a cylindrical shape or a bag shape formed by bonding a laminate film.
(4)実施形態1〜3に係る蓄電装置10、40、60は動力源としてエンジン2が用いられる車両1に搭載される構成とし、実施形態4に係る蓄電装置50は動力源としてモータが用いられる車両1に搭載される構成としたが、これに限られず、本明細書に開示された技術は、動力源としてエンジンとモータが用いられる車両(例えば、HEV)、又はフォークリフト、電動工具、スマートフォン、PCなど、電池が使われる装置等において、電池の安定状態判定が必要なシステムに適用することができる。
(4) The
(5)実施形態1〜5に係る蓄電装置は、4個の蓄電素子を備える構成としたが、これに限られず、1個の蓄電装置は、1個の蓄電素子を備える構成としてもよく、また、2個〜3個又は5個以上の蓄電素子を備える構成としてもよい。 (5) Although the power storage device according to the first to fifth embodiments includes four power storage elements, the present invention is not limited to this. One power storage device may be configured to include one power storage element. In addition, two to three or five or more storage elements may be provided.
(6)蓄電装置のうち、ハーネス端子が接続される端子部、制御基板、バスバーなど、蓄電素子の充放電によって温度が変化する2つの部位の温度を測定し、2つの部位の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定してもよい。 (6) Among the storage devices, the temperature of two parts where temperature changes due to charge and discharge of storage elements, such as terminals to which harness terminals are connected, control boards, bus bars, etc. are measured. The state of the storage element may be determined.
(7)実施例2においては、組電池14の電池11に冷風を吹き付けることによって電池11を冷却したが、これに限られず、ペルチェ素子、水冷ジャケットなど、電池11に接触させて電池11を冷却する装置を用いてもよい。
(7) In the second embodiment, the
(8)実施形態1〜5では、タイマで時間をカウントせずに蓄電素子の状態を判定する構成としたが、これに限られず、蓄電素子の状態を判定する際にタイマを併用してもよい。例えば、蓄電装置の2つの部位の温度差が、判定基準と同じか又はわずかに小さいと判断された場合には、所定の時間だけタイマによって限定的に時間をカウントし、所定の時間が経過した後に再度、蓄電装置の2つの部位の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定してもよい。 (8) In the first to fifth embodiments, the timer is used to determine the state of the storage element without counting time by the timer, but the present invention is not limited to this. Even when the state of the storage element is determined, the timer may be used in combination. Good. For example, if it is determined that the temperature difference between the two parts of the power storage device is the same as or slightly smaller than the determination reference, the timer counts the time limited by the timer for a predetermined time, and the predetermined time has elapsed. The state of the storage element may be determined again based on the temperature difference between the two parts of the storage device later.
(9)本明細書に開示された技術は、蓄電素子を備えた蓄電装置が有するコンピュータに、蓄電装置の2つの部位の温度の温度差情報に基づいて蓄電素子の状態を判定する処理を実行させる蓄電装置の状態判定プログラムに適用してもよい。
また、本明細書に開示された技術は、上記の状態判定プログラムを記憶した、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に適用してもよい。
(9) The technology disclosed in the present specification executes processing for determining the state of the storage element based on temperature difference information of the temperature of the two parts of the storage device in a computer included in the storage device provided with the storage element You may apply to the state determination program of the electrical storage apparatus to make it
In addition, the technology disclosed in the present specification may be applied to a computer readable storage medium storing the state determination program described above.
1: 車両
2:エンジン(内燃機関の一例)
10,40,50,60: 蓄電装置
11、71: 電池
11A: 電池
11B: 電池
11C: 電池
13: 参照測温部(第2の測温部の一例)
14: 組電池
15: 測温部(第1の測温部の一例)
16: 管理装置
1: Vehicle 2: Engine (an example of an internal combustion engine)
10, 40, 50, 60:
14: Battery assembly 15: Temperature measuring unit (an example of a first temperature measuring unit)
16: Management device
Claims (7)
蓄電装置の2つの部位の温度をそれぞれ測定する第1及び第2の測温部と、
前記第1及び第2の各測温部から取得した各温度の温度差に基づいて前記蓄電素子の状態を判定する管理装置とを備えた蓄電装置。 A storage device comprising a storage element, wherein
First and second temperature measuring units that respectively measure temperatures of two parts of the power storage device;
A storage device comprising: a management device that determines the state of the storage element based on a temperature difference between temperatures obtained from the first and second temperature measuring units.
前記管理装置は、前記内燃機関の前記クランキングを実行する信号を受けたことを条件に前記蓄電素子の安定状態を判定する蓄電装置。 The power storage device according to any one of claims 1 to 4, being mounted on a vehicle including an internal combustion engine started by cranking,
The storage device determines the stable state of the storage element on the condition that the management device receives a signal for performing the cranking of the internal combustion engine.
蓄電装置の異なる2つの部位の温度をそれぞれ測定し、前記2つの部位の温度の温度差情報に基づいて前記蓄電素子の状態を判定する蓄電装置の状態判定方法。 A method of determining the state of a storage device provided with a storage element, comprising:
A method of determining a state of a storage device, which measures temperatures of two different parts of the storage device and determines the state of the storage element based on temperature difference information of the temperatures of the two parts.
前記蓄電素子を備えた蓄電装置の2つの部位の温度をそれぞれ測定する第1及び第2の測温部から取得した各温度の温度差に基づいて前記蓄電素子の状態を判定する管理装置。 A management device that manages storage elements, and
The management apparatus which determines the state of the said electrical storage element based on the temperature difference of each temperature acquired from the 1st and 2nd temperature-measurement part which each measures the temperature of two site | parts of the electrical storage apparatus provided with the said electrical storage element.
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