JP2021097448A - Battery control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ制御装置に関する。 The present invention relates to a battery control device.
下記特許文献1には、バッテリの電力で走行する電気自動車が開示されている。
バッテリの各電池セルは、配置された場所により劣化の度合いが異なる。そして、劣化の度合いが高い電池セルほど電圧降下が早く、電気自動車の航続距離の低下につながる。 Each battery cell of the battery has a different degree of deterioration depending on the place where it is arranged. The higher the degree of deterioration of the battery cell, the faster the voltage drop, which leads to a decrease in the cruising range of the electric vehicle.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電気自動車の航続距離の低下を抑制するバッテリ制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery control device that suppresses a decrease in the cruising range of an electric vehicle.
本発明の一態様は、複数の電池セルを備えたバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置であって、前記複数の電池セルのうち、第1電池セルの第1充電状態と、前記第1電池セルよりも劣化の度合いが高い第2電池セルの第2充電状態と、のそれぞれを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第2充電状態が所定値を下回った場合には、前記第1充電状態よりも前記第2充電状態が高くなるように制御する、ことを特徴とする、バッテリ制御装置である。 One aspect of the present invention is a battery control device that controls charging / discharging of a battery including a plurality of battery cells, wherein the first charging state of the first battery cell among the plurality of battery cells and the first charging state are described. A control device for controlling each of the second charged state of the second battery cell, which has a higher degree of deterioration than the battery cell, is provided, and the control device is provided with a control device when the second charged state falls below a predetermined value. The battery control device is characterized in that the second charged state is controlled to be higher than the first charged state.
以上説明したように、本発明によれば、電気自動車の航続距離の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the cruising range of the electric vehicle.
以下、本実施形態に係るバッテリ制御装置を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the battery control device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るバッテリ制御装置を備えた車両走行システムAの概略構成の一例を示す図である。車両走行システムAは、電気自動車に搭載される。電気自動車は、四輪車であってもよいし、二輪車であってもよい。図1に示すように、車両走行システムAは、バッテリ1、第1のコンタクタ2、第2のコンタクタ3、モータ4、インバータ5、制御装置6及びバッテリECU7を備えている。制御装置6及びバッテリECU7は、本発明の「バッテリ制御装置」を構成する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle traveling system A provided with a battery control device according to the present embodiment. The vehicle traveling system A is mounted on an electric vehicle. The electric vehicle may be a four-wheeled vehicle or a two-wheeled vehicle. As shown in FIG. 1, the vehicle traveling system A includes a
バッテリ1は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の上記車両に搭載されるバッテリであり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池である。また、バッテリ1は、全固体電池であってもよい。
The
バッテリ1は、直列接続された複数の電池セルb1〜bn(nは2以上の整数)を備える。すなわち、バッテリ1は、n個の電池セルb1〜bnが直列接続されたバッテリである。バッテリ1は、最上位に位置する電池セルb1のプラス端子がバッテリ1のプラス端子T1であり、また最下位に位置する電池セルbnのマイナス端子がバッテリ1のマイナス端子T2である。なお、電池セルb1〜bnのそれぞれを区別しない場合には、単に「電池セルb」と標記する。本実施形態の制御装置6は、接続される電池セルbの数には特に限定されず、直列接続された複数の電池セルbに接続されていればよい。
The
第1のコンタクタ2は、一対の接点を備えた通電開閉器である。第1のコンタクタ2は、第1の接点がバッテリ1のプラス端子T1に接続されており、第2の接点がインバータ5の第1入力端に接続されている。第1のコンタクタ2は、バッテリECU7からの制御に応じて閉状態又は開状態に制御される。第1のコンタクタ2が閉状態に制御されると、バッテリ1のプラス端子T1とインバータ5の第1入力端とが電気的に接続される。第1のコンタクタ2が開状態に制御されると、バッテリ1のプラス端子T1とインバータ5の第1入力端との電気的な接続が解除される。
The
第2のコンタクタ3は、一対の接点を備えた通電開閉器である。第2のコンタクタ3は、第1の接点がバッテリ1のマイナス端子T2に接続されており、第2の接点がインバータ5の第2入力端に接続されている。第2のコンタクタ3は、バッテリECU7からの制御に応じて閉状態又は開状態に制御される。第2のコンタクタ3が閉状態に制御されると、バッテリ1のマイナス端子T2とインバータ5の第2入力端とが電気的に接続される。第2のコンタクタ3が開状態に制御されると、バッテリ1のマイナス端子T2とインバータ5の第2入力端との電気的な接続が解除される。
The
モータ4は、バッテリ1からインバータ5を介して電力が供給されると駆動力を発生する。モータ4は、上記車両の走行用のモータである。
The
インバータ5は、バッテリ1からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータ4に供給する。インバータ5は、インバータを備えており、更にDCDCコンバータを備えてもよい。
The
制御装置6は、配線Lを介して各電池セルb1〜bnと電気的に接続されている。制御装置6は、配線Lを介して各電池セルb1〜bnの充放電を制御する。例えば、制御装置6は、各電池セルb1〜bnの端子間電圧(以下、「セル電圧」という。)Vを検出し、各セル電圧Vを目標値に制御する。均等化するパッシブ方式又はアクティブ方式のセルバランス制御を行う。制御装置6は、検出した各セル電圧VをバッテリECU7に出力する。
The
バッテリECU7は、車両の運転手の操作指示(例えばイグニッションスイッチの「ON」)に基づいて、上述した第1のコンタクタ2及び第2のコンタクタ3の作動を制御する。これにより、バッテリECU7は、バッテリ1からインバータ5への放電を制御することができる。さらに、バッテリECU7は、第1のコンタクタ2及び第2のコンタクタ3の作動を制御することで、モータ4からの回生電力や車外に設けられた外部充電器からの電力をバッテリ1に充電することができる。また、バッテリECU7は、第1のコンタクタ2及び第2のコンタクタ3の制御に加え、当該制御に基づく第1のコンタクタ2及び第2のコンタクタ3の開閉状態を制御装置6に通知してもよい。
バッテリECU7は、制御装置6から取得した複数のセル電圧Vのうち、一つでも満充電に相当する電圧に到達している場合には、バッテリ1への充電を行わない。
The battery ECU 7 controls the operation of the
The battery ECU 7 does not charge the
次に、本実施形態に係る制御装置6の処理について、図2を用いて具体的に説明する。
Next, the processing of the
制御装置6は、複数の電池セルb1〜bnの充放電により、複数の電池セルb1〜bnのうち、第1電池セルbxのSOC(State Of Charge:充電状態)と、第1電池セルbxよりも劣化の度合いが高い第2電池セルbyの充電状態と、のそれぞれを制御する。第1電池セルbxの充電状態を「第1充電状態」と称し、第2電池セルbyの充電状態を「第2充電状態」と称する。制御装置6は、第2充電状態が所定値(第1閾値)を下回った場合には、第1充電状態よりも第2充電状態が高くなるように制御する。
ここで、バッテリ1は、冷却装置100により冷却されている。冷却装置100は、車両内に設けられており、例えば、各電池セルb1からbnが収容されている電池パック内に冷却風を送ることで電池セルbを冷却する。この場合において、第1電池セルbxは、冷却風が流れてくる方向の上流側に配置されている電池セルbである。第2電池セルbyは、冷却風が流れてくる方向の下流側に配置されている電池セルbである。これは、電池セルbは、保存温度が高いほど劣化するためである。すなわち、各セルの温度のバラつきによって劣化度合いが変わり、下流の電池bの劣化がより促進してしまうことによる。
The
Here, the
制御装置6は、第1電池セルbxの充電状態(第1充電状態)の目標値(以下、「第1目標値」という。)と、第2電池セルbyの充電状態(第2充電状態)の目標値(以下、「第2目標値」という。)とのそれぞれを算出する。そして、制御装置6は、複数の第1電池セルbxに対してパッシブ又はアクティブ方式のセルバランス制御を行うことで第1充電状態を第1目標値に制御する。制御装置6は、複数の第2電池セルbyに対してパッシブ又はアクティブ方式のセルバランス制御を行うことで第2充電状態を第2目標値に制御する。その際、制御装置6は、第2充電状態が所定値(第1閾値)を下回った場合には、第1目標値よりも第2目標値が高くなるように制御する。一方、制御装置6は、第2充電状態が所定値(第1閾値)以上である場合には、第2目標値よりも第1目標値が高くなるように制御してもよい。
The
次に、本実施形態に係る制御装置6の動作の流れを、図3を用いて説明する。
制御装置6は、車両が停止中か否かを判定する(ステップS101)。制御装置6は、車両が停止中である場合には、第2充電状態を求め、その第2充電状態が第1閾値以上か否かを判定する(ステップS102)。例えば、第1閾値は、50%である。制御装置6は、第2充電状態が第1閾値以上であると判定した場合には、第1目標値と、第1目標値よりも高い第2目標値を算出する(ステップS103)。
Next, the operation flow of the
The
一方、制御装置6は、第2充電状態が第1閾値未満の場合には、その第2充電状態が第2閾値(<第1閾値)以上か否かを判定する(ステップS104)。制御装置6は、第2充電状態が第2閾値以上である場合には、第1目標値と、第1目標値よりも低い第2目標値を算出する(ステップS105)。制御装置6は、第2充電状態が第2閾値未満である場合には、第1目標値と、第1目標値と等しい第2目標値を算出する(ステップS106)。
なお、制御装置6は、第1目標値及び第2目標値を算出するにあたって、気温やSOH(States Of Health:劣化状態)を考慮してもよい。
On the other hand, when the second charging state is less than the first threshold value, the
The
制御装置6は、複数の第1電池セルbxに対してパッシブ又はアクティブ方式のセルバランス制御を行うことで第1充電状態を第1目標値に制御し、複数の第2電池セルbyに対してパッシブ又はアクティブ方式のセルバランス制御を行うことで第2充電状態を第2目標値に制御する(ステップS107)。そして、制御装置6は、車両が停車している状態において、電池セルbのSOHを求める(ステップS108)。
The
次に、本実施形態の作用効果について説明する。図4は、本実施形態におけるアクティブ方式のセルバランス制御のタイミングチャートである。図5は、本実施形態におけるパッシブ方式のセルバランス制御のタイミングチャートである。図4及び図5において、実線が第1電池セルbxの充電状態(第1充電状態)であり、点線が第2電池セルbyの充電状態(第2充電状態)である。 Next, the action and effect of this embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart of the cell balance control of the active method in the present embodiment. FIG. 5 is a timing chart of the passive cell balance control according to the present embodiment. In FIGS. 4 and 5, the solid line is the charged state of the first battery cell bx (first charged state), and the dotted line is the charged state of the second battery cell by (second charged state).
図4及び図5の(1)では、バッテリ1が満充電状態の状態において、車両の走行により電力を消費する。図4及び図5の(2)では、第2充電状態が第1閾値以上である高SOC状態での駐車となるため、より劣化の進んだ電池セルbである第2電池セルbyの第2充電状態を低減させる。これは、充電状態が高いほど、劣化が促進されるためである。
図4及び図5の(3)では、車両の走行により電力を消費(十分に放電可能な電力があるため電圧差はそのままとする)。図4及び図5の(4)では、制御装置6は、第2充電状態が第1閾値を下回る状態での駐車となるため、第2電池セルbyの第2充電状態を第1充電状態よりも高い値になるように制御する。図4及び図5の(4)では、(3)において、劣化度の高い電池の充電状態を高い値に制御したため、航続距離が従来よりも長くなる。図4及び図5の(6)では、第1充電状態及び第2充電状態が第2閾値を下回る場合には、次の充電(例えば、満充電)に備えて、すべての電池セルbの充電状態を揃える。
In FIG. 4 and FIG. 5 (1), power is consumed by the running of the vehicle when the
In FIG. 4 and FIG. 5 (3), electric power is consumed by the running of the vehicle (the voltage difference is left as it is because there is sufficient electric power that can be discharged). In FIG. 4 and FIG. 5 (4), since the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
以上、説明したように、本実施形態のバッテリ制御装置は、第2電池セルbyの第2充電状態が所定値(第1閾値)を下回った場合には、第1電池セルbxの第1充電状態よりも第2充電状態が高くなるように制御する。 As described above, in the battery control device of the present embodiment, when the second charge state of the second battery cell by falls below a predetermined value (first threshold value), the first charge of the first battery cell bx The second charging state is controlled to be higher than the state.
このような構成によれば、電気自動車の航続距離の低下を抑制することができる。 According to such a configuration, it is possible to suppress a decrease in the cruising range of the electric vehicle.
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。 When a part of the specification is to "include", "have", or "provide" a component, this does not exclude other components unless otherwise stated. It means that it can further include the components of.
また、明細書に記載の「…部」などの用語は、少なくとも1つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現されてもよい。 In addition, terms such as "... part" described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be embodied as hardware or software, or hardware and software. It may be embodied by the combination of.
なお、上述した制御装置6の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、CPU、GPUなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記制御装置6の全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
It should be noted that all or part of the above-mentioned
A 車両走行システム
b 電池セル
bx 第1電池セル
by 第2電池セル
1 バッテリ
4 モータ
6 制御装置
A Vehicle running system b Battery cell bx 1st battery cell by
Claims (1)
前記複数の電池セルのうち、第1電池セルの第1充電状態と、前記第1電池セルよりも劣化の度合いが高い第2電池セルの第2充電状態と、のそれぞれを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第2充電状態が所定値を下回った場合には、前記第1充電状態よりも前記第2充電状態が高くなるように制御する、
ことを特徴とする、バッテリ制御装置。 A battery control device that controls the charging and discharging of a battery having a plurality of battery cells.
A control device for controlling each of the first charged state of the first battery cell and the second charged state of the second battery cell having a higher degree of deterioration than the first battery cell among the plurality of battery cells. Prepare,
When the second charging state falls below a predetermined value, the control device controls so that the second charging state becomes higher than the first charging state.
A battery control device characterized by the fact that.
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