JP2023167560A - Control method of secondary battery and control apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a control method of a secondary battery and a control apparatus, in which an efficiency of a battery pack is increased.SOLUTION: A control method of a lithium ion secondary battery, comprises: a step (S1) of acquiring a battery temperature for acquiring a battery temperature T of a cell battery in a battery pack constructed by combining the plurality of cell batteries; a step (S2) of an input and output limit value calculation, for calculating an input and output limit value W that limit an input and output by a charging and discharging on the basis of the battery temperature T of the cell battery; and a step (S5) of an input and output limit value expansion for expanding the current input and output limit value W of the battery pack to an input and output limit value WLit in the case where it is the cell battery that is a first set temperature T1 or less (S3:YES), and the maximum temperature Tmax of the acquired battery temperature T is a second set temperature T2 or less (S4:YES).SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、二次電池の制御方法及び制御装置に係り、詳しくは電池を効率よく使用することができる二次電池の制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to a secondary battery control method and control device, and more particularly to a secondary battery control method and control device that allow efficient use of the battery.

近年、電気自動車などの電源としてリチウムイオン二次電池のような非水電解液二次電池や、ニッケル水素蓄電池のようなアルカリ二次電池が利用されている。このような二次電池の単電池は、電圧・電流が小さいため、多数のセル電池を積層し、直列・並列に接続した二次電池の組電池である電池パックにより、高電圧・高電流を供給するようになっている。 BACKGROUND ART In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and alkaline secondary batteries such as nickel-hydrogen storage batteries have been used as power sources for electric vehicles and the like. Since the voltage and current of these secondary battery cells are low, high voltage and high current can be carried out using a battery pack, which is an assembled battery of secondary batteries in which many cell batteries are stacked and connected in series and parallel. supply.

二次電池を組電池として使用した場合、例えば、積層された組電池の中央部は、端部より冷却されにくく温度が高くなることが多い。また、個別のセル電池の内部抵抗などの固有の特性のばらつきにより発熱が異なることがある。二次電池は、温度によって性能が変化する。 When a secondary battery is used as an assembled battery, for example, the center portion of the stacked assembled battery is less likely to be cooled than the end portions and often has a higher temperature. Furthermore, heat generation may vary due to variations in inherent characteristics such as internal resistance of individual cell batteries. The performance of secondary batteries changes depending on the temperature.

そこで特許文献1に開示された電源システムの発明では、蓄電部間の温度差を考慮して蓄電部の各々で充放電される電力を管理する。そのため、負荷装置からの要求電力値を満足させつつ、蓄電部間に生じる温度を均一化して蓄電部全体を効率的に温度管理可能なものとなっている。 Therefore, in the invention of the power supply system disclosed in Patent Document 1, the electric power charged and discharged in each of the power storage units is managed in consideration of the temperature difference between the power storage units. Therefore, it is possible to equalize the temperature generated between the power storage units and efficiently manage the temperature of the entire power storage unit while satisfying the power request value from the load device.

また、特許文献2に開示された発明では、車両の走行に用いられ、互いに異なる位置に配置された蓄電装置と、これらの駆動を制御するコントローラと、蓄電装置の温度センサとを有する。コントローラは、蓄電装置の温度制御に用いられる温度範囲に対する各蓄電装置の装置温度の関係と、温度の大小関係とに基づいて、その駆動比率を変更する。 Further, the invention disclosed in Patent Document 2 includes power storage devices that are used for driving a vehicle and are arranged at different positions, a controller that controls the drive of these power storage devices, and a temperature sensor for the power storage devices. The controller changes the drive ratio based on the relationship of the device temperature of each power storage device with respect to the temperature range used for temperature control of the power storage device, and the magnitude relationship of the temperatures.

これらのような発明であれば、各二次電池の温度差に基づいて制御することができる。 With inventions such as these, control can be performed based on the temperature difference between each secondary battery.

特開2008-154302号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-154302 特開2012-200140号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-200140

しかし、組電池内の温度分布については、考慮されていない。
本発明の二次電池の制御方法及び制御装置が解決しようとする課題は、組電池の効率をたかめることにある。
However, the temperature distribution within the assembled battery is not taken into account.
The problem to be solved by the secondary battery control method and control device of the present invention is to increase the efficiency of the assembled battery.

上記課題を解決するため本発明の二次電池の制御方法では、二次電池からなる単位電池を複数組み合わせて構成した組電池において、前記組電池を構成する複数の単位電池の電池温度T[°C]を取得する電池温度取得のステップと、前記電池温度取得のステップにおいて取得した前記組電池を構成する複数の単位電池のそれぞれの電池温度T[°C]に基づいて充放電による入出力を制限する入出力制限値W[W]を算出する入出力制限値算出のステップと、前記電池温度取得のステップにおいて取得した単位電池の温度Tの内、設定した第1の温度T[°C]以下の単位電池があり、かつ、取得した単位電池の温度Tの最高温度Tmax[°C]が、設定した第2の温度T[°C]以下である場合に、前記組電池の現在の入出力制限値W[W]を、入出力制限値WLit[W]に拡大する入出力制限値拡大のステップとを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the secondary battery control method of the present invention, in an assembled battery configured by combining a plurality of unit batteries made of secondary batteries, the battery temperature T[° C], and input/output due to charging and discharging based on the battery temperature T [°C] of each of the plurality of unit batteries constituting the assembled battery obtained in the step of obtaining the battery temperature. The set first temperature T 1 [°C ] If there are the following unit batteries, and the maximum temperature T max [°C] of the temperature T of the obtained unit battery is equal to or lower than the set second temperature T 2 [°C], the temperature of the assembled battery is The present invention is characterized by comprising an input/output limit value expansion step of expanding the current input/output limit value W[W] to the input/output limit value W Lit [W].

前記入出力制限値拡大のステップにおいて、前記入出力制限値W[W]は、前記単位電池の最高温度Tmax[°C]と最低温度Tmin[°C]との差が大きいほど拡大するようにしてもよい。 In the step of expanding the input/output limit value, the input/output limit value W [W] increases as the difference between the maximum temperature T max [°C] and the minimum temperature T min [°C] of the unit battery increases. You can do it like this.

前記入出力制限値拡大のステップにおいて、前記入出力制限は、前記組電池内の前記単位電池の平均温度Taveと最高温度Tmaxとの差が大きいほど拡大するようにしてもよい。 In the step of expanding the input/output limit value, the input/output limit may be increased as the difference between the average temperature T ave and the maximum temperature T max of the unit cells in the assembled battery becomes larger.

前記入出力制限値算出のステップは、最低温度Tminの単位電池のSOCが、設定した充放電範囲の最小値未満の場合は、充電側の入出力制限値W[W]の制限値を拡大し、前記最低温度の単位電池のSOCが、設定した充放電範囲の最大値を超えた場合は、放電側の入出力制限値W[W]の制限値を拡大し、前記最低温度の単位電池のSOCが、前記最小値以上、かつ前記最大値以下の場合は、充電側及び放電側の入出力制限値W[W]の双方の制限値を拡大するようにしてもよい。 In the input/output limit value calculation step, if the SOC of the unit battery at the minimum temperature T min is less than the minimum value of the set charge/discharge range, the input/output limit value W [W] on the charging side is expanded. However, if the SOC of the unit battery with the lowest temperature exceeds the maximum value of the set charge/discharge range, the limit value of the input/output limit value W [W] on the discharge side is expanded, and the SOC of the unit battery with the lowest temperature exceeds the maximum value of the set charge/discharge range. When the SOC is equal to or greater than the minimum value and equal to or less than the maximum value, both the input/output limit values W [W] on the charging side and the discharging side may be expanded.

前記入出力制限値算出のステップは、前記電池温度[°C]の取得時間間隔Tint[s]が、最高温度Tmax[°C]の単位電池が上限温度TLit[°C]に達しないように取得時間間隔Tint[s]を決定する適用時間算出のステップを備えてもよい。 In the step of calculating the input/output limit value, the acquisition time interval T int [s] of the battery temperature [°C] is such that the unit battery at the maximum temperature T max [°C] reaches the upper limit temperature T Lit [°C]. It may also include a step of calculating the application time to determine the acquisition time interval T int [s] so that the acquisition time interval T int [s] does not occur.

前記取得時間間隔Tint[s]は、単位電池の熱容量をC[Cal]、上限温度をTLit[°C]、最高温度の電池温度をTmax、入出力電流をI[A]、内部抵抗をR[Ω]としたとき、Tint=C(TLit-T)/IRに基づいて算出してもよい。 The acquisition time interval T int [s] is the heat capacity of the unit battery in C [Cal], the upper limit temperature in T Lit [°C], the maximum battery temperature in T max , the input/output current in I [A], and the internal When the resistance is R [Ω], it may be calculated based on T int =C(T Lit -T)/I 2 R.

前記入出力制限値拡大のステップは、再計算後の入出力制限値をWLit[W]、現在の入出力制限値をW[W]、Tmax[°C]とTmin[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMdiff、Tmax[°C]とTave[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMaveとしたとき再計算後の入出力制限値をWLit[W]を、WLit=W×Mdiff×Maveにより算出してもよい。 The step of expanding the input/output limit value is to set the input/output limit value after recalculation as W Lit [W], the current input/output limit value as W [W], T max [°C] and T min [°C] When M diff is the magnification determined from the difference between T max [°C] and T ave [°C] (1.0 times or more), The calculated input/output limit value W Lit [W] may be calculated by W Lit = W x M diff x M ave .

環境温度をTenv[°C]としたとき、Tmax[°C]とTenv[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMenvとしたとき再計算後の入出力制限値をWLit[W]を、WLit=W×Mdiff×Mave×Menvにより算出してもよい。 When the environmental temperature is T env [°C], and when the magnification (1.0 times or more) determined from the difference between T max [°C] and T env [°C] is M env , the input after recalculation is The output limit value W Lit [W] may be calculated by W Lit = W x M diff x M ave x M env .

本発明のコンピュータを備えた二次電池の制御装置であって、二次電池からなる単位電池を複数組み合わせて構成した組電池において、前記組電池を構成する複数の単位電池の電池温度を取得する電池温度取得手段と、前記電池温度取得手段において取得した前記組電池を構成する複数の単位電池のそれぞれの電池温度に基づいて充放電による入出力を制限する入出力制限値W[W]を算出する入出力制限値算出手段と、前記電池温度取得手段において取得した単位電池の温度の内、設定した第1の温度以下の単位電池があり、かつ、取得した単位電池の最高温度が、設定した第2の温度以下である場合に、前記組電池の入出力制限値を拡大する入出力制限値拡大手段とを備えたことを特徴とする。 A control device for a secondary battery equipped with a computer according to the present invention, in a battery assembly configured by combining a plurality of unit batteries made of secondary batteries, obtains battery temperatures of a plurality of unit batteries constituting the battery assembly. Calculating an input/output limit value W [W] that limits input/output due to charging and discharging based on a battery temperature acquisition means and each battery temperature of a plurality of unit batteries forming the assembled battery acquired by the battery temperature acquisition means. Among the unit battery temperatures acquired by the input/output limit value calculation means and the battery temperature acquisition means, there is a unit battery whose temperature is equal to or lower than the set first temperature, and the highest temperature of the acquired unit battery is the set temperature. The battery pack is characterized by further comprising input/output limit value expanding means for expanding the input/output limit value of the assembled battery when the temperature is below a second temperature.

本発明の二次電池の制御方法及び制御装置は、組電池の効率を高めることができる。 The secondary battery control method and control device of the present invention can improve the efficiency of the assembled battery.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の電池パックを示す斜視図である。It is a perspective view showing a battery pack of a lithium ion secondary battery of this embodiment. 本実施形態の制御対象となるリチウムイオン二次電池のセル電池の外観の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of the external appearance of a cell battery of a lithium ion secondary battery to be controlled in this embodiment. 本実施形態のリチウムイオン二次電池の電極体の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an electrode body of a lithium ion secondary battery according to the present embodiment. 本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電池パックが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a vehicle equipped with a battery pack of lithium ion secondary batteries according to the present embodiment. 制御装置の監視ユニットの詳細なブロック図である。FIG. 3 is a detailed block diagram of a monitoring unit of the control device; 本実施形態のリチウムイオン二次電池の制御方法の手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the procedure of a method for controlling a lithium ion secondary battery according to the present embodiment. 入出力制限値Wを再算出(S5)のサブルーチンの手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the procedure of a subroutine for recalculating the input/output limit value W (S5). 電池温度と入出力制限の関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between battery temperature and input/output limitations. 電池温度T[°C]と内部抵抗R[Ω]との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between battery temperature T [°C] and internal resistance R [Ω]. 電池温度T[°C]が異なる2つセル電池1とセル電池1の電池温度T[°C]をそれぞれT、T[°C]としたときに、電流I[A]を印加したときの温度変化を示すグラフである。When the battery temperatures T [°C] of two cell batteries 1 A and 1 B with different battery temperatures T [°C] are T A and T B [°C], respectively, the current I [A] is It is a graph showing the temperature change when the voltage is applied. 電池温度Tと、最高温度Tmax、最低温度Tmin、平均温度Tave、環境温度Tenvとの関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between battery temperature T, maximum temperature T max , minimum temperature T min , average temperature T ave , and environmental temperature T env . 平均温度Taveが高い場合の最高温度Tmaxとの関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship with the maximum temperature T max when the average temperature T ave is high.

以下、本発明の二次電池の制御方法及び制御装置を、車両用のリチウムイオン二次電池の制御方法及び制御装置の一実施形態を用いて説明する。
(本実施形態の概略)
<本実施形態の原理>
図1は、本実施形態のリチウムイオン二次電池の電池パック4を示す斜視図である。本実施形態の二次電池の制御方法は、対象が、例えば車載の駆動電源として使用される電池パック4に対して行われる。電池パック4は、セル電池1(図2参照)が複数(図1では34個)積層されて拘束され電池スタック2を形成する。このような電池スタック2が電池ケース3に収容される。このような電池ケース3に収容された電池スタックが複数(ここでは2つ)収容容器(不図示)に収容され、電気的に接続されるとともに、制御装置やセンサ、冷却装置、外部端子などが装着されて密封される。このようにして形成された電池パック4は、車両の駆動電源として充放電がなされる。このような電池パック4では、車両の走行における駆動や回生電流、内部及び外部充電により充放電が行われる。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the control method and control apparatus of the secondary battery of this invention are demonstrated using one embodiment of the control method and control apparatus of the lithium ion secondary battery for vehicles.
(Outline of this embodiment)
<Principle of this embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a battery pack 4 of a lithium ion secondary battery according to this embodiment. The secondary battery control method of this embodiment is performed on a battery pack 4 that is used as an on-vehicle drive power source, for example. In the battery pack 4, a plurality of cell batteries 1 (see FIG. 2) are stacked and restrained (34 cells in FIG. 1) to form a battery stack 2. Such a battery stack 2 is housed in a battery case 3. A plurality of battery stacks (two in this case) housed in such a battery case 3 are housed in a housing container (not shown) and electrically connected to each other, and a control device, sensor, cooling device, external terminal, etc. Installed and sealed. The battery pack 4 formed in this manner is charged and discharged as a driving power source for a vehicle. In such a battery pack 4, charging and discharging are performed by driving when the vehicle is running, regenerative current, and internal and external charging.

このような複数のセル電池1を備えた電池パック4では、そのセル電池1が配置された位置の冷却構造や、セル電池1自体の特性や劣化に起因して電池温度T[°C]に格差が生じる場合がある。例えば、図1に示すセル電池1aは、端部に配置される。また、セル電池1bは、積層方向の中央部に配置される。このような配置の場合、一般的に端部のセル電池1aは、中央部のセル電池1bより冷却されやすいので電池温度T[°C]が低い場合が多い。 In a battery pack 4 equipped with such a plurality of cell batteries 1, the battery temperature T [°C] may vary due to the cooling structure at the location where the cell batteries 1 are arranged, or the characteristics or deterioration of the cell batteries 1 themselves. Disparities may arise. For example, the cell battery 1a shown in FIG. 1 is placed at the end. Further, the cell battery 1b is arranged at the center in the stacking direction. In such an arrangement, the cell batteries 1a at the ends are generally more easily cooled than the cell batteries 1b at the center, so the battery temperature T [°C] is often lower.

<電池温度Tと入出力制限値W>
図8は、電池温度T[°C]と入出力制限値W[W]の関係を示すグラフである。図8において、横軸は電池温度T[°C]を示す。縦軸は、その電池温度T[°C]のときの充放電の能力を電力[W]で示す。横軸より上は充電(+)を示し、横軸より下は放電(-)を示す。リチウムイオン二次電池の特性として、電池温度Tにより、充放電の能力が変化する。図8に示すように電池温度Tが一定の温度の範囲では、所定の充放電の能力を示すが、高温域若しくは低温域では、入出力の能力が低下するため、電池パック4の制御装置5(図4参照)により、入出力が制限されている。例えば、第1の温度T[°C]以上、第2の温度T[°C]以下では、入出力制限値[W]は、充放電共にほぼ一定の入出力制限値[W]の能力を示す。一方、第1の温度T[°C]未満では、温度の低下に伴って、充放電共に、入出力制限値[W]の絶対値が小さくなっている。また、第2の温度T[°C]を超えると、温度の低下に伴って、充放電共に、入出力制限値W[W]の絶対値が急速に小さくなっている。このため、電池パック4の使用に当たっては、第1の温度T[°C]以上、第2の温度T[°C]以下の範囲で使用することが好ましいことがわかる。
<Battery temperature T and input/output limit value W>
FIG. 8 is a graph showing the relationship between battery temperature T [°C] and input/output limit value W [W]. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the battery temperature T [°C]. The vertical axis indicates the charging/discharging capacity in power [W] when the battery temperature is T [°C]. Above the horizontal axis indicates charging (+), and below the horizontal axis indicates discharging (-). As a characteristic of a lithium ion secondary battery, the charging/discharging ability changes depending on the battery temperature T. As shown in FIG. 8, when the battery temperature T is within a constant temperature range, it exhibits a predetermined charging/discharging ability, but in a high temperature range or a low temperature range, the input/output ability decreases, so the control device 5 of the battery pack 4 (See FIG. 4), input/output is restricted. For example, at the first temperature T 1 [°C] or higher and the second temperature T 2 [°C] or lower, the input/output limit value [W] is approximately constant for both charging and discharging. Demonstrate ability. On the other hand, below the first temperature T 1 [°C], the absolute value of the input/output limit value [W] becomes smaller for both charging and discharging as the temperature decreases. Further, when the second temperature T 2 [°C] is exceeded, the absolute value of the input/output limit value W [W] rapidly decreases in both charging and discharging as the temperature decreases. Therefore, it can be seen that when using the battery pack 4, it is preferable to use the battery pack 4 within a range of not less than the first temperature T 1 [°C] and not more than the second temperature T 2 [°C].

なお、このような入出力制限値[W]の制御は、電池パック4全体で行われる。このため、セル電池1の電池温度T[°C]にばらつきがある場合は、すべてのセル電池1に対して、適切な制御をすることが困難となる。このため基本的には、最も大きな入出力制限をするセル電池1の入出力制限値[W]に合わせることとなり、電池パック4の効率の低化を招いている。 Note that such control of the input/output limit value [W] is performed on the entire battery pack 4. Therefore, if there are variations in battery temperature T [°C] of the cell batteries 1, it becomes difficult to appropriately control all the cell batteries 1. For this reason, basically, the input/output limit value [W] of the cell battery 1 that has the largest input/output limit has to be matched, resulting in a decrease in the efficiency of the battery pack 4.

<電池温度Tと内部抵抗R>
図9は、電池温度T[°C]と内部抵抗R[Ω]との関係を示すグラフである。横軸は電池温度T[°C]を示す。縦軸は、その電池温度T[°C]における内部抵抗R[Ω]を示す。内部抵抗R[Ω]は、直流抵抗(DC-IR)である。
<Battery temperature T and internal resistance R>
FIG. 9 is a graph showing the relationship between battery temperature T [°C] and internal resistance R [Ω]. The horizontal axis indicates the battery temperature T [°C]. The vertical axis indicates the internal resistance R [Ω] at the battery temperature T [°C]. The internal resistance R [Ω] is a direct current resistance (DC-IR).

電池の内部抵抗Rは、アレニウスの式にしたがって電池温度T[°C]に依存して指数関数的に変化することが知られている。図9に示すようにリチウムイオン二次電池は、電池温度T[°C]が上昇すると、化学反応が活発となり、その結果内部抵抗R[Ω]が低下する。一方、電池温度T[°C]が低下すると急激に内部抵抗R[Ω]が上昇する。 It is known that the internal resistance R of a battery changes exponentially depending on the battery temperature T [°C] according to the Arrhenius equation. As shown in FIG. 9, in the lithium ion secondary battery, when the battery temperature T [°C] increases, the chemical reaction becomes active, and as a result, the internal resistance R [Ω] decreases. On the other hand, when the battery temperature T [°C] decreases, the internal resistance R [Ω] rapidly increases.

<本実施形態が温度の均一化ができる理由>
図10は、電池温度T[°C]が異なる2つセル電池1とセル電池1の電池温度T[°C]をそれぞれT、T[°C]としたときに、電流I[A]を印加したときの温度変化を示すグラフである。横軸は、時間t[s]の変化を示す。縦軸は、その時間における2つセル電池1とセル電池1の電池温度T、T[°C]を示す。
<Reason why this embodiment can equalize temperature>
FIG. 10 shows the current I when the battery temperatures T [°C] of two cell batteries 1 A and 1 B , which have different battery temperatures T [°C], are T A and T B [°C], respectively. It is a graph showing a temperature change when [A] is applied. The horizontal axis shows changes in time t [s]. The vertical axis indicates the battery temperatures T A and T B [°C] of the two-cell battery 1 A and the cell battery 1 B at that time.

本実施形態は、電池パック4において、セル電池1の電池温度T[°C]に温度格差がある場合に、これを均質化する発明である。図10において、比較開始時点で、電池温度T[°C]が異なる2つセル電池1とセル電池1の電池温度T[°C]をそれぞれT、T[°C]とする。ここでT>Tである。また、T-T=Tdiff[°C]とする。 This embodiment is an invention that homogenizes the difference in battery temperature T [°C] of the cell battery 1 in the battery pack 4 when there is a temperature difference. In FIG. 10, at the start of comparison, the battery temperatures T [°C] of two cell batteries 1 A and 1 B with different battery temperatures T [°C] are T A and T B [°C], respectively. . Here, T A > T B. Further, it is assumed that T A −T B =T diff [°C].

その後電流I[A]を印加する。このとき、図9で説明したとおり、電池温度T[°C]が高いほど内部抵抗R[Ω]が小さい。
電流I[A]を印加したときのセル電池1の内部抵抗Rと、セル電池1の内部抵抗Rを比較する。この場合、セル電池1の電池温度Tは、セル電池1の電池温度Tは、T>Tである。したがって、電池温度T[°C]が高いほど内部抵抗R[Ω]が小さいため、内部抵抗[Ω]はR<Rという関係になる。
After that, a current I [A] is applied. At this time, as explained in FIG. 9, the higher the battery temperature T [°C] is, the smaller the internal resistance R [Ω] is.
The internal resistance R A of the cell battery 1 A and the internal resistance R B of the cell battery 1 B when a current I [A] is applied are compared. In this case, the battery temperature T A of the cell battery 1 A and the battery temperature T B of the cell battery 1 B are such that T A >T B. Therefore, the higher the battery temperature T [°C] is, the smaller the internal resistance R [Ω] is, so that the internal resistance [Ω] has the relationship R A <R B.

セル電池1と、セル電池1の発熱量は、それぞれIΔt、IΔtで表すことができる。ここで、セル電池1と、セル電池1の電流は共通の回路であるので、I=Iとなる。また、電流Iを印加した時間もΔtで共通している。したがって、セル電池1との発熱量IΔt、セル電池1の発熱量IΔtの比、IΔt:IΔt=R:Rとなる。上述のとおり、内部抵抗[Ω]はR<Rであるので、セル電池1との発熱量IΔt、セル電池1の発熱量IΔtでは、セル電池1の発熱量IΔtの方が大きい。 The calorific value of the cell battery 1A and the cell battery 1B can be expressed as I 2 RA Δt and I 2 RB Δt, respectively. Here, since the current of cell battery 1A and cell battery 1B is a common circuit, I=I. Further, the time period during which the current I is applied is also common to Δt. Therefore, the ratio of the calorific value I 2 RA Δt of the cell battery 1 A to the calorific value I 2 RB Δt of the cell battery 1 B is I 2 RA Δt:I 2 RB Δt =R A : RB . As mentioned above, the internal resistance [Ω] satisfies R A < R B , so if the calorific value I 2 R A Δt of cell battery 1 A and the calorific value I 2 R B Δt of cell battery 1 B , cell battery 1 The calorific value I 2 R B Δt of B is larger.

すなわち、図10に示すように、入出力する電流IをΔtだけ印加した場合は、電池パック4内の温度の格差を小さくすることができる。ここで、セル電池1の温度とセル電池1の温度の温度差T’diff=T’-T’で表される。入出力する電流Iを印加する前のTdiff=T-T[°C]は、T’diff<Tdiffという関係となっている。よって、入出力する電流I[A]をΔt印加することで、電池パック4内の温度の格差を小さくすることができる。 That is, as shown in FIG. 10, when the input/output current I is applied by Δt, the difference in temperature within the battery pack 4 can be reduced. Here, the temperature difference between the temperature of the cell battery 1A and the temperature of the cell battery 1B is expressed as T' diff =T' A - T' B. T diff = TA - T B [°C] before applying the input/output current I has the relationship T' diff <T diff . Therefore, by applying the input/output current I[A] of Δt, the difference in temperature within the battery pack 4 can be reduced.

(本実施形態の構成)
次に、本実施形態の具体的な構成について簡単に説明する。
<リチウムイオン二次電池の構成>
図2は、本実施形態の制御対象となるリチウムイオン二次電池のセル電池1の外観の斜視図である。
(Configuration of this embodiment)
Next, the specific configuration of this embodiment will be briefly described.
<Structure of lithium ion secondary battery>
FIG. 2 is a perspective view of the external appearance of the cell battery 1 of the lithium ion secondary battery that is the object of control in this embodiment.

まず、本実施形態の前提となるリチウムイオン二次電池の構成を簡単に説明する。図2に示すようにリチウムイオン二次電池は、セル電池1として構成される。上側に開口部を有する直方体状の例えばアルミニウム合金製の電池ケース11を備える。電池ケース11は、電池ケース11を封止する蓋体12を備える。蓋体12には、蓋体12により密閉された電池ケース11内の圧力が一定の圧力値を超えた場合に、電池ケース11内の気体を排出する排出弁18が設けられている。電池ケース11の内部には電極体10が収容される。電池ケース11内には、蓋体12に設けられた注液口19から非水電解液17が注入され、その後注液口19は封止される。電池ケース11及び蓋体12はアルミニウム合金等の金属で構成され、レーザ溶接などで封止されている。従ってリチウムイオン二次電池は、電池ケース11に蓋体12を取り付けることで密閉された電槽が構成される。またリチウムイオン二次電池は、蓋体12に、電力の充放電に用いられる負極集電体13、負極外部端子14、正極集電体15、正極外部端子16を備えている。 First, the configuration of a lithium ion secondary battery, which is the premise of this embodiment, will be briefly described. As shown in FIG. 2, the lithium ion secondary battery is configured as a cell battery 1. A rectangular parallelepiped battery case 11 made of, for example, an aluminum alloy and having an opening on the upper side is provided. The battery case 11 includes a lid 12 that seals the battery case 11. The lid 12 is provided with a discharge valve 18 that discharges gas inside the battery case 11 when the pressure inside the battery case 11 sealed by the lid 12 exceeds a certain pressure value. The electrode body 10 is housed inside the battery case 11 . The non-aqueous electrolyte 17 is injected into the battery case 11 from a liquid injection port 19 provided in the lid 12, and then the liquid injection port 19 is sealed. The battery case 11 and the lid 12 are made of metal such as aluminum alloy, and are sealed by laser welding or the like. Therefore, the lithium ion secondary battery is configured as a sealed battery case by attaching the lid 12 to the battery case 11. The lithium ion secondary battery also includes a lid 12 that includes a negative electrode current collector 13, a negative external terminal 14, a positive electrode current collector 15, and a positive external terminal 16, which are used for charging and discharging electric power.

<電極体10>
図3は、リチウムイオン二次電池の電極体10の積層体の一部を展開した構成を示す模式図である。図3に示すように、リチウムイオン二次電池の電極体10は、負極板100と正極板110とセパレータ120を備える。負極板100は、負極基材101の両面に負極合材層102を備える。正極板110は、正極基材111の両面に正極合材層112を備える。負極板100と、正極板110は、セパレータ120を介して重ねて積層された電極体10が構成される。この積層体が捲回軸を中心に長手方向Zに捲回され、扁平に整形されてなる電極体10を構成する。
<Electrode body 10>
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a partially developed configuration of the stacked body of the electrode body 10 of a lithium ion secondary battery. As shown in FIG. 3, the electrode body 10 of the lithium ion secondary battery includes a negative electrode plate 100, a positive electrode plate 110, and a separator 120. The negative electrode plate 100 includes negative electrode composite material layers 102 on both sides of a negative electrode base material 101 . The positive electrode plate 110 includes positive electrode composite layers 112 on both sides of a positive electrode base material 111 . The negative electrode plate 100 and the positive electrode plate 110 are stacked on top of each other with a separator 120 in between to form an electrode body 10 . This laminated body is wound in the longitudinal direction Z around the winding axis and formed into a flat shape to constitute the electrode body 10.

負極接続部103は、負極板100の負極合材層102から電気を取り出す集電部として機能する。正極接続部113は、正極板110の正極合材層112から電気を取り出す集電部として機能する。 The negative electrode connection portion 103 functions as a current collector that extracts electricity from the negative electrode composite material layer 102 of the negative electrode plate 100. The positive electrode connection portion 113 functions as a current collector that extracts electricity from the positive electrode composite material layer 112 of the positive electrode plate 110.

<負極板100>
負極基材101の両面に負極合材層102が形成されて負極板100が構成されている。負極基材101は、実施形態ではCu箔から構成されている。負極基材101は、負極合材層102の骨材としてのベースとなるとともに、負極合材層102から電気を集電する集電部材の機能を有している。負極板100は、金属製の負極基材101上に負極合材層102が形成される。実施形態では負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり、黒鉛(グラファイト)等からなる粉末状の炭素材料を用いる。
<Negative electrode plate 100>
A negative electrode plate 100 is constructed by forming negative electrode composite material layers 102 on both sides of a negative electrode base material 101. In the embodiment, the negative electrode base material 101 is made of Cu foil. The negative electrode base material 101 serves as a base for the negative electrode composite material layer 102 as an aggregate, and has the function of a current collecting member that collects electricity from the negative electrode composite material layer 102. In the negative electrode plate 100, a negative electrode composite layer 102 is formed on a negative electrode base material 101 made of metal. In the embodiment, the negative electrode active material is a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and is a powdery carbon material made of graphite or the like.

負極板100は、例えば、負極活物質と、溶媒と、結着剤(バインダー)とを混練し、混練後の負極合材を負極基材101に塗布して乾燥することで作製される。
<正極板110>
正極基材111の両面に正極合材層112が形成されて正極板110が構成されている。正極基材111は、実施形態ではAl箔やAl合金箔から構成されている。正極基材111は、正極合材層112の骨材としてのベースとなるとともに、正極合材層112から電気を集電する集電部材の機能を有している。
The negative electrode plate 100 is produced, for example, by kneading a negative electrode active material, a solvent, and a binder, and applying the kneaded negative electrode mixture onto the negative electrode base material 101 and drying it.
<Positive electrode plate 110>
A positive electrode plate 110 is configured by forming positive electrode composite material layers 112 on both sides of a positive electrode base material 111. In the embodiment, the positive electrode base material 111 is made of Al foil or Al alloy foil. The positive electrode base material 111 serves as a base for the positive electrode composite material layer 112 as an aggregate, and has the function of a current collecting member that collects electricity from the positive electrode composite material layer 112.

正極板110は、正極基材111の表面に正極合材層112が形成されている。正極合材層112は正極活物質を有する。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム(LiCoO)、マンガン酸リチウム(LiMn)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)等を用いることができる。また、LiCoO、LiMn、LiNiOを任意の割合で混合した材料を用いてもよい。 In the positive electrode plate 110, a positive electrode composite layer 112 is formed on the surface of a positive electrode base material 111. The positive electrode composite material layer 112 includes a positive electrode active material. The positive electrode active material is a material that can insert and release lithium, and for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), etc. can be used. Alternatively, a material in which LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 are mixed in an arbitrary ratio may be used.

また、正極合材層112は、導電材を含む。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛(グラファイト)を用いることができる。 Further, the positive electrode composite material layer 112 includes a conductive material. As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black (AB) or Ketjen black, or graphite can be used.

正極板110は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤(バインダー)とを混練し、混練後の正極合材を正極基材111に塗布して乾燥することで作製される。
<セパレータ120>
セパレータ120は、負極板100及び正極板110の間に非水電解液17を保持するための多孔性樹脂であるポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータ120としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。非水電解液17に電極体10に浸漬させるとセパレータ120の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。
The positive electrode plate 110 is produced, for example, by kneading a positive electrode active material, a conductive material, a solvent, and a binder, and applying the kneaded positive electrode mixture onto the positive electrode base material 111 and drying it. be done.
<Separator 120>
The separator 120 is a nonwoven fabric made of polypropylene or the like which is a porous resin for holding the non-aqueous electrolyte 17 between the negative electrode plate 100 and the positive electrode plate 110. As the separator 120, porous polymer membranes such as porous polyethylene membranes, porous polyolefin membranes, and porous polyvinyl chloride membranes, or lithium ion or ion conductive polymer electrolyte membranes may be used alone or in combination. You can also. When the electrode body 10 is immersed in the non-aqueous electrolyte 17, the non-aqueous electrolyte permeates from the ends of the separator 120 toward the center.

<非水電解液17>
非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)を用いることができる。また、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。また、支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等を用いることができる。またこれらから選択される一種または二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。
<Nonaqueous electrolyte 17>
A non-aqueous electrolyte is a composition containing a supporting salt in a non-aqueous solvent. Here, ethylene carbonate (EC) can be used as the nonaqueous solvent. Alternatively, one or more materials selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), etc. may be used. Supporting salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiI etc. can be used. Moreover, one or more kinds of lithium compounds (lithium salts) selected from these can be used.

<リチウムイオン二次電池の発熱>
本実施形態のリチウムイオン二次電池のセル電池1では、電極体10で電池の反応が生じて発熱し、その熱が電池ケース11を介して外部に放出される。その熱は、電池パック4の図示しない冷却システムにより外部に放出されるが、セル電池1毎の冷却むらは避けられない。
<Heat generation from lithium ion secondary batteries>
In the cell battery 1 of the lithium ion secondary battery of this embodiment, a battery reaction occurs in the electrode body 10 to generate heat, and the heat is released to the outside via the battery case 11. The heat is released to the outside by a cooling system (not shown) of the battery pack 4, but uneven cooling of each cell battery 1 is unavoidable.

<二次電池が搭載される車両の全体構成>
次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池の電池パック4が搭載される車両200について簡単に説明する。
<Overall configuration of vehicle equipped with secondary battery>
Next, the vehicle 200 in which the battery pack 4 of the lithium ion secondary battery of this embodiment is mounted will be briefly described.

図4は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電池パック4が搭載された車両200の全体構成を概略的に示す図である。図4に例示した車両200は、ハイブリッド車両である。車両200は、リチウムイオン二次電池の制御装置5と、PCU(パワーコントロールユニット:Power Control Unit)30と、モータジェネレータ41,42と、エンジン50と、動力分割装置60と、駆動軸70と、駆動輪80とを備える。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the overall configuration of a vehicle 200 in which a battery pack 4 of a lithium ion secondary battery according to the present embodiment is mounted. Vehicle 200 illustrated in FIG. 4 is a hybrid vehicle. Vehicle 200 includes a lithium ion secondary battery control device 5, a PCU (Power Control Unit) 30, motor generators 41 and 42, an engine 50, a power split device 60, a drive shaft 70, A driving wheel 80 is provided.

リチウムイオン二次電池の制御装置5は、電池パック4のセル電池1ごとのセル電圧BV、電流BI、環境温度BTを監視する監視ユニット20と、監視ユニット20を制御するCPU25、経時データTD・経時データVDを記憶するメモリ26を備えたECU(電子制御装置:Electronic Control Unit)24とを備える。 The lithium ion secondary battery control device 5 includes a monitoring unit 20 that monitors the cell voltage BV, current BI, and environmental temperature BT for each cell battery 1 of the battery pack 4, a CPU 25 that controls the monitoring unit 20, and temporal data TD. It includes an ECU (Electronic Control Unit) 24 that includes a memory 26 that stores time-lapse data VD.

<モータジェネレータ42>
モータジェネレータ42は、主として電動機として動作し、急加速時には電池パック4から供給された大電流で駆動輪80を駆動する。一方、車両の制動時や下り斜面では、モータジェネレータ42は、発電機として動作して大電流の回生発電を行ない、電池パック4に大電流を供給する。
<Motor generator 42>
The motor generator 42 mainly operates as an electric motor, and drives the drive wheels 80 with a large current supplied from the battery pack 4 during sudden acceleration. On the other hand, when the vehicle is braking or on a downhill slope, the motor generator 42 operates as a generator to perform regenerative power generation with a large current, and supplies a large current to the battery pack 4.

このような車載用の電池パック4では、環境温度Tenv[°C]が低温から高温まで変化したり、ハイレートの充放電が行われたり、その充放電の状況から低いセルSOCから高いセルSOCまで変化したり、使用環境により電池温度T[°C]が大きく変化する。 In such an automotive battery pack 4, the environmental temperature T env [°C] changes from low to high temperature, high-rate charging and discharging is performed, and the cell SOC changes from low to high due to the charging and discharging conditions. The battery temperature T [°C] changes greatly depending on the usage environment.

<リチウムイオン二次電池の監視ユニット20>
図5は、制御装置5の監視ユニット20の詳細なブロック図である。監視ユニット20は、電圧センサ21と、電流センサ22と、温度センサ23とを含む。電圧センサ21は、セル電池1ごとの電圧VBを個別に検出する。電流センサ22は、セル電池1に入出力される電流IB、すなわち電池パック4に流れる電流I[W]を検出する。温度センサ23は、セル電池1毎の電池温度T[°C]を個別に検出する。また、温度センサ23は、電池パック4の外部の環境温度Tenv[°C]も検出している。各センサは、その検出結果を示す信号を電流IB、電圧VB、温度TBとしてECU24に出力する。これらの温度TB、セル電圧VB、電流IBは、これらのセル電池1の状態を示すものとして時間Δt毎に電池温度T[°C]、環境温度Tenv[°C]、入出力する電流I[A]、セル電圧V[V]として記憶される。また、入出力する電流I[A]、セル電圧V[V]からは、内部抵抗R[Ω]が算出される。
<Lithium ion secondary battery monitoring unit 20>
FIG. 5 is a detailed block diagram of the monitoring unit 20 of the control device 5. As shown in FIG. Monitoring unit 20 includes a voltage sensor 21, a current sensor 22, and a temperature sensor 23. Voltage sensor 21 detects voltage VB of each cell battery 1 individually. The current sensor 22 detects the current IB input/output to the cell battery 1, that is, the current I [W] flowing to the battery pack 4. The temperature sensor 23 individually detects the battery temperature T [°C] of each cell battery 1. The temperature sensor 23 also detects the environmental temperature T env [°C] outside the battery pack 4 . Each sensor outputs a signal indicating its detection result to the ECU 24 as a current IB, a voltage VB, and a temperature TB. These temperature TB, cell voltage VB, and current IB indicate the state of these cell batteries 1. At each time Δt, the battery temperature T [°C], the environmental temperature T env [°C], and the input/output current I [A] and the cell voltage V [V]. Furthermore, the internal resistance R [Ω] is calculated from the input/output current I [A] and the cell voltage V [V].

(本実施形態の作用)
このような構成を備えた本実施形態の制御装置5では、以下のような作用を奏する。
<リチウムイオン二次電池の制御方法の手順>
図6は、本実施形態のリチウムイオン二次電池の制御方法の手順を示すフローチャートである。この手順の目的は、入出力制限値Wの再設定が必要か否かの判断をすることである。本実施形態のリチウムイオン二次電池の制御方法は、制御装置5により実行する。
(Action of this embodiment)
The control device 5 of this embodiment having such a configuration has the following effects.
<Steps for controlling lithium ion secondary battery>
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the lithium ion secondary battery control method of this embodiment. The purpose of this procedure is to determine whether the input/output limit value W needs to be reset. The lithium ion secondary battery control method of this embodiment is executed by the control device 5.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の制御方法の手順が開始されると、まず、温度計測(S1)により、各セル電池1の電池温度Tと、環境温度Tenvが温度センサ23により測定され、ECU24のメモリ26に記憶される。この手順が本発明の「電池温度取得のステップ」に相当する。 When the procedure of the lithium ion secondary battery control method of the present embodiment is started, the temperature sensor 23 first measures the battery temperature T of each cell battery 1 and the environmental temperature T env by temperature measurement (S1). , are stored in the memory 26 of the ECU 24. This procedure corresponds to the "battery temperature acquisition step" of the present invention.

次に、セル電池1ごとの電池温度Tに基づいて入出力制限値Wを算出する(S2)。ここでは、測定したセル電池1ごとの電池温度Tに基づいて、図8に示す関係に基づいて、セル電池1ごとの入出力制限値Wを算出する。そして、その中で最も入出力制限値Wが厳しくなるものを参照して電池パック4として入出力制限値Wを決定する。このようにしなければ、特定のセル電池1に過大な負担を掛けて、そのセル電池1の劣化が進んでしまうからである。この手順が本発明の「入出力制限値算出のステップ」に相当する。 Next, an input/output limit value W is calculated based on the battery temperature T for each cell battery 1 (S2). Here, the input/output limit value W for each cell battery 1 is calculated based on the measured battery temperature T for each cell battery 1 and based on the relationship shown in FIG. Then, the input/output limit value W for the battery pack 4 is determined by referring to the one with the strictest input/output limit value W among them. This is because if this is not done, an excessive load will be placed on a particular cell battery 1, which will lead to further deterioration of that cell battery 1. This procedure corresponds to the "input/output limit value calculation step" of the present invention.

つぎに、制御装置5では、第1の温度T未満のセル電池1があるか否かを判断する(S3)。ここで、「第1の温度T[°C]」は、セル電池1において、図8に示すように、その温度未満では入出力の能力が設定した範囲より小さくなる温度である。このため、電池温度T[°C]が、第1の温度T[°C]未満となると、電池温度を上げることで入出力の能力が向上し、制御装置5では、入出力制限値W[W]の幅を広くすることが可能となる。したがって、第1の温度T未満のセル電池1が無い場合(S2:NO)は、温度を上昇させる必要が無いため、そのまま設定された入出力制限値Wに基づいて制御を行う(S7)。 Next, the control device 5 determines whether there is any cell battery 1 whose temperature is less than the first temperature T1 (S3). Here, the "first temperature T 1 [°C]" is a temperature below which the input/output capacity becomes smaller than the set range in the cell battery 1, as shown in FIG. 8. Therefore, when the battery temperature T [°C] becomes less than the first temperature T 1 [°C], the input/output capacity is improved by increasing the battery temperature, and the control device 5 sets the input/output limit value W It becomes possible to widen the width of [W]. Therefore, if there is no cell battery 1 whose temperature is less than the first temperature T 1 (S2: NO), there is no need to increase the temperature, so control is performed based on the set input/output limit value W (S7). .

一方、第1の温度T未満のセル電池1がある場合は(S3:YES)、そのセル電池1を第1の温度T以上の電池温度T[°C]とすることで、入出力制限値W[W]の幅を広くすることが可能となる。 On the other hand, if there is a cell battery 1 whose first temperature T is less than 1 (S3: YES), the input/output It becomes possible to widen the width of the limit value W[W].

次に、最高温度Tmax[°C]が第2の温度T[°C]以下か否かを判断する(S4)。ここで最高温度Tmax[°C]が第2の温度Tを超えている場合(S4:NO)は、図8に示すように第2の温度Tを超えているセル電池1の電池温度Tをさらに上昇させてしまうと、却って入出力制限値W[W]の幅が小さくなる。そのため、そのセル電池1を原因として、電池パック4として入出力制限値Wを狭めてしまうことになる。一方、最高温度Tmax[°C]が第2の温度T[°C]以下である場合(S4:YES)は、そのセル電池1の電池温度Tを上昇させることができる余地がある。 Next, it is determined whether the maximum temperature T max [°C] is equal to or lower than the second temperature T 2 [°C] (S4). Here , if the maximum temperature T max [°C] exceeds the second temperature T 2 (S4: NO), as shown in FIG. If the temperature T is further increased, the width of the input/output limit value W [W] will become smaller. Therefore, the input/output limit value W of the battery pack 4 is narrowed due to the cell battery 1. On the other hand, if the maximum temperature T max [°C] is equal to or lower than the second temperature T 2 [°C] (S4: YES), there is room to increase the battery temperature T of the cell battery 1.

このように、本実施形態では、電池温度取得のステップ(S1)において取得したセル電池1の電池温度Tの内、設定した第1の温度T[°C]以下のセル電池1がある。かつ、取得した電池温度Tの最高温度Tmax[°C]が、設定した第2の温度T[°C]以下である。その場合、入出力制限値拡大のステップ(S5)が実行される。 As described above, in this embodiment, among the battery temperatures T of the cell batteries 1 acquired in the battery temperature acquisition step (S1), there is a cell battery 1 that is equal to or lower than the set first temperature T 1 [°C]. In addition, the maximum temperature T max [°C] of the acquired battery temperatures T is equal to or lower than the set second temperature T 2 [°C]. In that case, a step (S5) of expanding the input/output limit value is executed.

<入出力制限値拡大のステップ(S5)>
入出力制限値拡大のステップ(S5)は、電池パック4の現在の入出力制限値W[W]を、入出力制限値WLit[W]に拡大するために再算出する手順である。S3~S5の手順が本発明の「入出力制限値拡大のステップ」に相当する。
<Step of expanding input/output limit value (S5)>
The input/output limit value expansion step (S5) is a procedure for recalculating the current input/output limit value W[W] of the battery pack 4 in order to expand it to the input/output limit value W Lit [W]. The steps S3 to S5 correspond to the "input/output limit value expansion step" of the present invention.

図7は、入出力制限値Wを再算出する手順(S5)のサブルーチンの手順を示すフローチャートである。次に、図7を参照して、入出力制限値Wを再算出の手順(S5)を説明する。 FIG. 7 is a flowchart showing the subroutine procedure for recalculating the input/output limit value W (S5). Next, the procedure for recalculating the input/output limit value W (S5) will be explained with reference to FIG.

入出力制限値Wを再算出(S5)の手順が開始されると、最低温度Tmin[°C]のSOC[%]が閾値Th以上か否かが判断される(S51)。ここで、「閾値Th」は、例えば、SOC60%である。これは、車載用の電池パック4であれば、駆動用の放電残量として、SOC60%を上回らない余裕を見込んでいるためである。SOC60%を超える高SOC領域であると、大きな回生電流の利用などができなくなるため、車両の効率が低下する。SOC[%]の値は、例えばセル電圧[V]により判断することができる。 When the procedure for recalculating the input/output limit value W (S5) is started, it is determined whether the SOC [%] of the minimum temperature T min [°C] is equal to or higher than the threshold Th H (S51). Here, the "threshold value Th H " is, for example, SOC 60%. This is because, in the case of the vehicle-mounted battery pack 4, the remaining discharge amount for driving is expected to have a margin that does not exceed the SOC of 60%. If the SOC is in a high SOC region exceeding 60%, it becomes impossible to utilize a large regenerative current, and the efficiency of the vehicle decreases. The value of SOC [%] can be determined based on, for example, the cell voltage [V].

最低温度のSOC[%]が閾値Th以上の場合は(S51:YES)、放電側のみを拡大した入出力制限値W[W]に設定する(S52)。
最低温度Tmin[°C]のSOC[%]が閾値Th未満の場合は(S51:NO)、充電側の制限値が拡大できると判断し、放電側の制限値が拡大できるか否かを判断する。ここでは、Tmin[°C]のSOC[%]が閾値Th以下かが判断される(S53)。ここで、「閾値Th」は、例えば、SOC40%である。これは、車載用の電池パック4であれば、駆動用の放電残量として、SOC40%を下回らない余裕を見込むことが好ましいためである。SOC40%を下回る低SOC領域であると、急な原動機への出力の要求への対応などができなくなるため、車両の効率が低下する。SOC[%]の値は、例えばセル電圧[V]により判断することができる。
If the lowest temperature SOC [%] is equal to or higher than the threshold value Th H (S51: YES), the input/output limit value W [W] is set with only the discharge side expanded (S52).
If the SOC [%] of the minimum temperature T min [°C] is less than the threshold Th H (S51: NO), it is determined that the limit value on the charging side can be expanded, and it is determined whether the limit value on the discharging side can be expanded. to judge. Here, it is determined whether the SOC [%] of T min [°C] is equal to or less than the threshold Th L (S53). Here, the "threshold Th L " is, for example, SOC 40%. This is because, in the case of the vehicle-mounted battery pack 4, it is preferable to allow a margin that does not fall below the SOC of 40% as the remaining discharge amount for driving. If the SOC is in a low SOC region below 40%, the efficiency of the vehicle will decrease because it will not be possible to respond to a sudden demand for output from the prime mover. The value of SOC [%] can be determined based on, for example, the cell voltage [V].

最低温度Tmin[°C]のSOC[%]が閾値Th未満の場合は(S53:YES)、充電側のみの制限値を拡大した入出力制限値W[W]に設定する(S54)。
最低温度Tmin[°C]のSOC[%]が閾値Th以上を超える場合は(S53:NO)、充放電双方を拡大した入出力制限値Wを設定する。
If the SOC [%] of the minimum temperature T min [°C] is less than the threshold Th L (S53: YES), set the input/output limit value W [W] which is an expanded limit value only on the charging side (S54). .
If the SOC [%] of the minimum temperature T min [°C] exceeds the threshold Th L or more (S53: NO), an input/output limit value W that expands both charging and discharging is set.

<入出力制限値Wの算出>
図11は、電池温度Tと、最高温度Tmax、最低温度Tmin、平均温度Tave、環境温度Tenvとの関係を示すグラフである。電池温度Tは、各セル電池1ごとに測定した電池の温度である。最高温度Tmaxは、これらのうちの最高の温度である。最低温度Tminは、これらのうちで最低の温度である。電池温度Tの温度分布は、一般的に電池スタック2においては、図1に示す両端のセル電池1aの温度が低く、中央部のセル電池1bが高くなっている。平均温度Taveはこれらの電池温度Tの算術平均値である。なお環境温度Tenvは、電池パック4の周囲の大気の温度であり、電池パック4の冷却に影響を与える要素である。例えば、夏季において、炎天下で内燃機などに負荷をかけた場合などは高い値となり、冬季において放置されていたような場合は低い値となる。
<Calculation of input/output limit value W>
FIG. 11 is a graph showing the relationship between battery temperature T, maximum temperature T max , minimum temperature T min , average temperature T ave , and environmental temperature T env . The battery temperature T is the battery temperature measured for each cell battery 1. The maximum temperature T max is the highest temperature among these. The minimum temperature T min is the lowest temperature among these. Generally, in the battery stack 2, the temperature distribution of the battery temperature T is such that the temperature of the cell batteries 1a at both ends shown in FIG. 1 is low, and the temperature of the cell battery 1b at the center is high. The average temperature T ave is the arithmetic mean value of these battery temperatures T. Note that the environmental temperature T env is the temperature of the atmosphere around the battery pack 4, and is a factor that affects cooling of the battery pack 4. For example, in the summer, when a load is applied to an internal combustion engine under the scorching sun, the value will be high, and if it has been left unused in the winter, the value will be low.

ここで、本実施形態の入出力制限値拡大のステップ(S52、S54、S55)は、以下のような手順で、再計算後の入出力制限値をWLit[W]を決定する。
再計算後の入出力制限値をWLit[W]、現在の入出力制限値をW[W]、Tmax[°C]とTmin[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMdiffとする。また、Tmax[°C]とTave[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMaveとする。このとき再計算後の入出力制限値をWLit[W]を、下記の式により算出する。
Here, in the step of expanding the input/output limit value (S52, S54, S55) of the present embodiment, the input/output limit value W Lit [W] after recalculation is determined by the following procedure.
The input/output limit value after recalculation is W Lit [W], the current input /output limit value is W [W], and the magnification (1.0 (more than twice) is defined as M diff . Further, the magnification (1.0 times or more) determined from the difference between T max [°C] and T ave [°C] is defined as M ave . At this time, the recalculated input/output limit value W Lit [W] is calculated using the following formula.

Lit=W×Mdiff×Mave
これらの倍率は、同種の電池による測定に基づいて、当業者により最適化される。
なお、この場合は環境温度をTenv[°C]を考慮していない。環境温度をTenv[°C]をさらに考慮した場合は、以下のとおりである。
W Lit = W x M diff x M ave
These scaling factors are optimized by those skilled in the art based on measurements with similar cells.
Note that in this case, the environmental temperature T env [°C] is not taken into account. When the environmental temperature T env [°C] is further considered, the equation is as follows.

環境温度をTenv[°C]としたとき、Tmax[°C]とTenv[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMenvとしたとき、再計算後の入出力制限値をWLit[W]を下記の式により算出する。 When the environmental temperature is T env [°C], and when the magnification (1.0 times or more) determined from the difference between T max [°C] and T env [°C] is M env , after recalculation The input/output limit value W Lit [W] is calculated using the following formula.

Lit=W×Mdiff×Mave×Menv
ここで、調整に当たっては、以下の点に留意することが望まれる。
「Mdiff」において、Tmax[°C]とTmin[°C]の差分が大きいほどTmin[°C]の制限値により性能が無駄になる。そこで、Mdiffを大きくしTmax[°C]とTmin[°C]の差分を低減させることが好ましい。そこで、入出力制限値W[W]は、セル電池1の最高温度Tmax[°C]と最低温度Tmin[°C]との差が大きいほど拡大する。
W Lit = W x M diff x M ave x M env
Here, it is desirable to pay attention to the following points when making adjustments.
In "M diff ", the larger the difference between T max [°C] and T min [°C], the more the performance is wasted due to the limit value of T min [°C]. Therefore, it is preferable to increase M diff to reduce the difference between T max [°C] and T min [°C]. Therefore, the input/output limit value W [W] increases as the difference between the maximum temperature T max [°C] and the minimum temperature T min [°C] of the cell battery 1 increases.

<最高温度Tmax[°C]と平均温度Tave[°C]の関係>
「Mave」において、Tmax[°C]とTave[°C]の差分が大きいほど低温側のセル電池1が多いことになる。そのため、Maveを大きくして、電池パック4内のセル電池1の電池温度Tを全体に上昇させることが好ましい。そこで、入出力制限値W[W]は、電池パック4内のセル電池1の平均温度Taveと最高温度Tmaxとの差が大きいほど拡大する。
<Relationship between maximum temperature T max [°C] and average temperature T ave [°C]>
In "M ave ", the larger the difference between T max [°C] and T ave [°C], the more cell batteries 1 are on the low temperature side. Therefore, it is preferable to increase M ave to raise the battery temperature T of the cell batteries 1 in the battery pack 4 as a whole. Therefore, the input/output limit value W[W] increases as the difference between the average temperature T ave and the maximum temperature T max of the cell batteries 1 in the battery pack 4 increases.

図12は、平均温度Taveが高い場合の最高温度Tmaxとの関係を説明するグラフである。図12に示すように平均温度Taveが高く、最高温度Tmaxとの差が小さい場合は、電池温度Tが高い状態であり、各セル電池1の温度の格差が自然に減少する状態である。 FIG. 12 is a graph illustrating the relationship between a high average temperature T ave and a maximum temperature T max . As shown in FIG. 12, when the average temperature T ave is high and the difference from the maximum temperature T max is small, the battery temperature T is high and the temperature difference between each cell battery 1 is naturally reduced. .

「Menv」において、Tmax[°C]とTenv[°C]の差分が小さいほどTenvによるセル電池1の電池温度Tの上昇効果が小さいことになる。そのため、Menvを大きくし、入出力制限値W[W]の拡大による発熱で温度のばらつき緩和を狙うことが好ましい。 In “M env ”, the smaller the difference between T max [°C] and T env [°C], the smaller the effect of increasing the battery temperature T of the cell battery 1 due to T env . Therefore, it is preferable to increase M env and aim at alleviating temperature variations by generating heat by expanding the input/output limit value W [W].

<運用時間算出(S56)>
以上のような手順で、入出力制限値W[W]が決定されると、運用時間算出(S56)を行う。運用時間算出(S56)の手順は、電池温度T[°C]のサンプリングの運用時間が長すぎると、過剰な温度調整となる場合がある。このような過剰な温度調整とならないため、発熱量を予め推定して、運用時間の調整を図るものである。
<Operation time calculation (S56)>
After the input/output limit value W[W] is determined through the above-described procedure, the operating time is calculated (S56). In the operation time calculation procedure (S56), if the operation time for sampling the battery temperature T [°C] is too long, excessive temperature adjustment may occur. In order to avoid such excessive temperature adjustment, the amount of heat generated is estimated in advance and the operating time is adjusted.

適用時間算出のステップ(S56)では、電池温度T[°C]の取得時間間隔Tint[s]が設定値より長い場合、最高温度Tmax[°C]の単位電池が上限温度TLit[°C]に達しないように取得時間間隔Tint[s]を決定する。 In the step of calculating the application time (S56), if the acquisition time interval T int [s] of the battery temperature T [°C] is longer than the set value, the unit battery at the maximum temperature T max [°C] reaches the upper limit temperature T Lit [ The acquisition time interval T int [s] is determined so as not to reach [°C].

取得時間間隔Tint[s]は、セル電池1の熱容量をC[Cal]、上限温度をTLit[°C]、最高温度の電池温度をTmax、入出力電流をI[A]、内部抵抗をR[Ω]としたとき、Tint=C(TLit-Tmax)/IRに基づいて算出する。 The acquisition time interval T int [s] is the heat capacity of the cell battery 1 in C [Cal], the upper limit temperature in T Lit [°C], the maximum battery temperature in T max , the input/output current in I [A], and the internal When the resistance is R [Ω], it is calculated based on T int =C(T Lit -T max )/I 2 R.

このように設定することで、過剰な温度調整とならないようにすることができる。
以上で入出力制限値拡大のステップ(S5)のサブルーチンであるS51~S56の手順を完了する。
By setting in this way, it is possible to prevent excessive temperature adjustment.
This completes the steps S51 to S56, which are the subroutines of the input/output limit value expansion step (S5).

ここで、図6に示すフローチャートに戻り、説明を続ける。入出力制限値を再算出(S5)の手順が完了したら、再計算した入出力制限値WLit[W]で入出力(S6)の手順を行う。ここでは、再計算した入出力制限値WLit[W]で入出力を行うことで、温度の低いセル電池1の発熱を促進して、セル電池1間の電池温度Tの均一化をはかり、電池パック4の効率化を図ることができる。 Here, we return to the flowchart shown in FIG. 6 and continue the explanation. When the procedure of recalculating the input/output limit value (S5) is completed, the procedure of input/output (S6) is performed using the recalculated input/output limit value W Lit [W]. Here, by performing input/output using the recalculated input/output limit value W Lit [W], heat generation of the cell battery 1 with a low temperature is promoted, and the battery temperature T between the cell batteries 1 is made uniform, The efficiency of the battery pack 4 can be improved.

再計算した入出力制限値WLit[W]で入出力(S6)の手順を実行したら、またS1に戻り本実施形態の制御を行う。
(本実施形態の効果)
以上説明したような本実施形態のリチウムイオン二次電池の制御方法及び制御装置では、以下のような効果がある。
After executing the input/output (S6) procedure using the recalculated input/output limit value W Lit [W], the process returns to S1 and the control of this embodiment is performed.
(Effects of this embodiment)
The lithium ion secondary battery control method and control device of this embodiment as described above has the following effects.

(1)本実施形態のリチウムイオン二次電池の制御方法では、電池温度T[°C]を均一化することで効率よく使用することができるという効果がある。
(2)また、入出力制限値WLit[W]により、電池パック4全体の入出力を適切に制御するだけで、温度の格差のあるセル電池1の温度格差を小さくすることができるという効果がある。
(1) The lithium ion secondary battery control method of the present embodiment has the effect that it can be used efficiently by making the battery temperature T [°C] uniform.
(2) In addition, the input/output limit value W Lit [W] has the effect that temperature differences between the cell batteries 1 with temperature differences can be reduced simply by appropriately controlling the input/output of the entire battery pack 4. There is.

(3)入出力制限値WLit[W]は、第1の温度T[°C]以下のセル電池1がある。かつ、取得した単位電池の温度Tの最高温度Tmax[°C]が、設定した第2の温度T[°C]以下である場合に、拡大される。このため、最も適切な入出力制限値WLit[W]とすることができるという効果がある。 (3) The input/output limit value W Lit [W] is equal to or lower than the first temperature T 1 [°C] of the cell battery 1 . Further, when the maximum temperature T max [°C] of the obtained temperature T of the unit battery is equal to or lower than the set second temperature T 2 [°C], it is expanded. Therefore, there is an effect that the most appropriate input/output limit value W Lit [W] can be set.

(3)入出力制限値算出のステップ(S5)は、最低温度Tmin[°C]のセル電池1のSOCが、設定した充放電範囲の最小値(例えばSOC40[%])未満の場合は、充電側の入出力制限値W[W]の制限値を拡大する。また、最低温度Tmin[°C]のセル電池1のSOCが、設定した充放電範囲の最大値(例えば60[%])を超えた場合は、放電側の入出力制限値W[W]の制限値を拡大する。そして、最低温度Tmin[°C]のセル電池1のSOCが、前記最小値以上、かつ前記最大値以下の場合は、充電側及び放電側の入出力制限値W[W]の双方の制限値を拡大する。このため、低SOC領域で放電したり、高SOC領域で充電するような制御を回避できるという効果がある。 (3) In the input/output limit value calculation step (S5), if the SOC of the cell battery 1 at the minimum temperature T min [°C] is less than the minimum value of the set charge/discharge range (for example, SOC40 [%]), , the limit value of the input/output limit value W [W] on the charging side is expanded. In addition, if the SOC of the cell battery 1 at the minimum temperature T min [°C] exceeds the maximum value of the set charge/discharge range (for example, 60 [%]), the discharge side input/output limit value W [W] Expand the limit value. If the SOC of the cell battery 1 at the minimum temperature T min [°C] is greater than or equal to the minimum value and less than or equal to the maximum value, both the input and output limit values W [W] on the charging side and the discharging side are limited. Expand the value. Therefore, there is an effect that control such as discharging in a low SOC region or charging in a high SOC region can be avoided.

(4)運用時間算出(S56)の手順により、電池温度T[°C]のサンプリングの運用時間が長すぎることで、過剰な温度調整となることを回避することができる。このような過剰な温度調整とならないようにするため、運用時間算出(S56)の手順では発熱量を予め推定して、運用時間の調整を図るため、適切な温度管理ができるという効果がある。 (4) By the procedure of operation time calculation (S56), it is possible to avoid excessive temperature adjustment due to the operation time of sampling the battery temperature T [°C] being too long. In order to prevent such excessive temperature adjustment, the operating time calculation (S56) procedure estimates the amount of heat generated in advance and adjusts the operating time, which has the effect of enabling appropriate temperature control.

(5)再計算後の入出力制限値WLit[W]を、WLit=W×Mdiff×Maveにより算出する。このため、最適な入出力制限値WLit[W]を決定することができるという効果がある。 (5) Calculate the recalculated input/output limit value W Lit [W] by W Lit = W x M diff x M ave . Therefore, there is an effect that the optimum input/output limit value W Lit [W] can be determined.

(6)さらに、環境温度をTenv[°C]考慮し、入出力制限値をWLit[W]を、WLit=W×Mdiff×Mave×Menvにより算出するため、さらに適切な入出力制限値WLit[W]を決定することができるという効果がある。 (6) Furthermore, since the environmental temperature T env [°C] is taken into account and the input/output limit value W Lit [W] is calculated by W Lit = W x M diff x M ave x M env , a more appropriate This has the effect that the input/output limit value W Lit [W] can be determined.

(別例)
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施することができる。
○本実施形態の二次電池は、組電池として車載用のリチウムイオン二次電池の電池パック4を、単位電池として電池パック4を構成するセル電池1を例に説明した。本発明は、この例示に限定されない。例えば、単位電池としては、単一のリチウムイオン二次電池のセル電池1に替えて、複数のセル電池1をまとめて単位電池とすることができる。また、電池の種類は、リチウムイオン二次電池に限らず、非水電解液二次電池、アルカリ二次電池、全固体電池などであってもよい。また、ニッケル水素蓄電池のような電池では、複数の単電池を含む電池モジュールを単位電池とすることができる。さらに、複数の電池スタック2を含む電池パック4では、電池スタック4自体を単位電池とすることもできる。
(Another example)
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented, for example, as follows.
The secondary battery of this embodiment has been described using, as an example, a battery pack 4 of a lithium ion secondary battery for vehicle use as an assembled battery, and a cell battery 1 constituting the battery pack 4 as a unit battery. The invention is not limited to this example. For example, as a unit battery, instead of using a single cell battery 1 of a lithium ion secondary battery, a plurality of cell batteries 1 can be collectively used as a unit battery. Further, the type of battery is not limited to a lithium ion secondary battery, but may be a non-aqueous electrolyte secondary battery, an alkaline secondary battery, an all-solid-state battery, or the like. Further, in a battery such as a nickel-metal hydride storage battery, a battery module including a plurality of single cells can be used as a unit battery. Furthermore, in a battery pack 4 including a plurality of battery stacks 2, the battery stack 4 itself can be used as a unit battery.

○また、本実施形態では、組電池に含まれるすべての電池を単位電池として温度を測定したが、例えば、端部と中央部の電池のみの温度を測定して実施することもできる。
○組電池としては、複数のセル電池1や電池モジュールを含む電池スタック、さらに複数の電池スタックを含む電池パック4のようなものが挙げられる。
In addition, in this embodiment, the temperature was measured using all the batteries included in the assembled battery as unit batteries, but it is also possible to measure the temperature of only the batteries at the ends and the center, for example.
○ Examples of the assembled battery include a battery stack including a plurality of cell batteries 1 and battery modules, and a battery pack 4 including a plurality of battery stacks.

○また、二次電池の形状は、板状のものに限定されず、円柱形のものでもよく、組電池は、必ずしも電池スタック2である必要はない。
○本実施形態では、図2、図3に示すような捲回型の電極体10を例に説明したが、捲回型の電極体10に限定されず、積層型の電極体においても適用することができる。
In addition, the shape of the secondary battery is not limited to a plate-like one, but may be a cylindrical one, and the assembled battery does not necessarily have to be the battery stack 2.
○ In this embodiment, the wound type electrode body 10 as shown in FIG. 2 and FIG. be able to.

○また、セル電池1の電池ケース11は、材質は問わず、アルミニウム合金製や、他のステンレススチール等他の金属、樹脂でも適用できる。
○本実施形態において記載された数値、数値範囲などは、一実施例の説明のための例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。これらは対象となる二次電池などの構成に対応して当業者により最適化されて実施することができる。
The battery case 11 of the cell battery 1 can be made of any material, including aluminum alloy, other metals such as stainless steel, and resin.
The numerical values, numerical ranges, etc. described in this embodiment are illustrative for explaining one example, and the present invention is not limited thereto. These can be optimized and implemented by those skilled in the art in accordance with the configuration of the target secondary battery, etc.

○図面、グラフは、本実施形態の説明のためのものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、図示されたリチウムイオン二次電池の電極体10等の形状や寸法、バランス、積層枚数などは、模式的に簡略化したり、誇張したりしたものであり、他の図面、グラフも本発明を限定するものではない。 The drawings and graphs are for illustrating the present embodiment, and the present invention is not limited thereto. In addition, the shape, dimensions, balance, number of laminated layers, etc. of the electrode body 10 of the illustrated lithium ion secondary battery are schematically simplified or exaggerated, and other drawings and graphs are also included in the present invention. It is not limited to.

○図6、図7に示すフローチャートは例示であり、その手順を付加し、削除し、変更し、順序を変えて実施できる。
○その他、本発明は特許請求の範囲の記載を逸脱しない限り、当業者によりその構成を付加し削除し若しくは変更して実施することができることは言うまでもない。
The flowcharts shown in FIGS. 6 and 7 are examples, and the procedures can be added, deleted, changed, and the order changed.
It goes without saying that the present invention can be implemented by adding, deleting, or changing other configurations by those skilled in the art without departing from the scope of the claims.

1…セル電池(単位電池)
2…電池スタック
3…電池ケース
4…電池パック(組電池)
5…制御装置
10…電極体
11…電池ケース
12…蓋体
13…負極集電体
14…負極外部端子
15…正極集電体
16…正極外部端子
17…電解液
18…排出弁
19…注液口
100…負極板
101…負極基材
102…負極合材層
103…負極接続部
110…正極板
111…正極基材
112…正極合材層
113…正極接続部
120…セパレータ
200…車両
20…監視ユニット
21…電圧センサ
22…電流センサ
23…温度センサ
24…ECU(電子制御装置:Electronic Control Unit)
25…CPU
26…メモリ
30…PCU(パワーコントロールユニット:Power Control Unit)
41,42…モータジェネレータ
50…エンジン
60…動力分割装置
70…駆動軸
80…駆動輪
TB…温度
VB…セル電圧
IB…電流
T[°C]…電池温度
[°C]…第1の温度
[°C]…第2の温度
max[°C]…最高温度
min[°C]…最低温度
ave[°C]…平均温度
env[°C]…環境温度
Th…設定した閾値
W[W]…現在の入出力制限値
Lit[W]…再計算後の入出力制限値
int[s]…取得時間間隔
Δt…時間
C[Cal]…単位電池の熱容量
Lit[°C]…上限温度
I[A]…入出力電流
R[Ω]…内部抵抗
diff…Tmax[°C]とTmin[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)
ave…Tmax[°C]とTave[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)
env…Tmax[°C]とTenv[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)
1...Cell battery (unit battery)
2...Battery stack 3...Battery case 4...Battery pack (battery assembly)
5... Control device 10... Electrode body 11... Battery case 12... Lid body 13... Negative electrode current collector 14... Negative electrode external terminal 15... Positive electrode current collector 16... Positive electrode external terminal 17... Electrolyte solution 18... Discharge valve 19... Liquid injection Port 100... Negative electrode plate 101... Negative electrode base material 102... Negative electrode composite layer 103... Negative electrode connection part 110... Positive electrode plate 111... Positive electrode base material 112... Positive electrode composite material layer 113... Positive electrode connection part 120... Separator 200... Vehicle 20... Monitoring Unit 21...Voltage sensor 22...Current sensor 23...Temperature sensor 24...ECU (Electronic Control Unit)
25...CPU
26...Memory 30...PCU (Power Control Unit)
41, 42...Motor generator 50...Engine 60...Power split device 70...Drive shaft 80...Drive wheel TB...Temperature VB...Cell voltage IB...Current T [°C]...Battery temperature T 1 [°C]...First Temperature T 2 [°C]…Second temperature T max [°C]…Maximum temperature T min [°C]…Minimum temperature T ave [°C]…Average temperature T env [°C]…Environmental temperature Th… Set threshold value W [W]... Current input/output limit value W Lit [W]... Input/output limit value after recalculation T int [s]... Acquisition time interval Δt... Time C [Cal]... Heat capacity of unit battery T Lit [°C]... Upper limit temperature I [A]... Input/output current R [Ω]... Internal resistance M diff ... Magnification determined from the difference between T max [°C] and T min [°C] (1.0 times that's all)
M ave ...Magnification determined from the difference between T max [°C] and T ave [°C] (1.0 times or more)
M env ...Magnification determined from the difference between T max [°C] and T env [°C] (1.0 times or more)

Claims (9)

二次電池からなる単位電池を複数組み合わせて構成した組電池において、
前記組電池を構成する複数の単位電池の電池温度T[°C]を取得する電池温度取得のステップと、
前記電池温度取得のステップにおいて取得した前記組電池を構成する複数の単位電池のそれぞれの電池温度T[°C]に基づいて充放電による入出力を制限する入出力制限値W[W]を算出する入出力制限値算出のステップと、
前記電池温度取得のステップにおいて取得した単位電池の電池温度T[°C]の内、設定した第1の温度T[°C]以下の単位電池があり、
かつ、取得した単位電池の電池温度T[°C]の最高温度Tmax[°C]が、設定した第2の温度T[°C]以下である場合に、
前記組電池の現在の入出力制限値W[W]を、入出力制限値WLit[W]に拡大する入出力制限値拡大のステップと
を備えたことを特徴とする二次電池の制御方法。
In an assembled battery configured by combining a plurality of unit batteries consisting of secondary batteries,
a step of obtaining a battery temperature T [°C] of a plurality of unit batteries constituting the assembled battery;
Calculate an input/output limit value W [W] that limits input/output due to charging and discharging based on the battery temperature T [°C] of each of the plurality of unit batteries forming the assembled battery obtained in the step of obtaining the battery temperature. a step of calculating input/output limit values;
Among the battery temperatures T [°C] of the unit batteries obtained in the step of obtaining the battery temperature, there is a unit battery whose temperature is equal to or lower than the set first temperature T 1 [°C],
And when the maximum temperature T max [°C] of the obtained battery temperature T [°C] of the unit battery is equal to or lower than the set second temperature T 2 [°C],
A method for controlling a secondary battery, comprising: expanding the current input/output limit value W [W] of the assembled battery to an input/output limit value W Lit [W]. .
前記入出力制限値拡大のステップにおいて、前記入出力制限値W[W]は、前記単位電池の最高温度Tmax[°C]と最低温度Tmin[°C]との差が大きいほど拡大すること
を特徴とする請求項1に記載の二次電池の制御方法。
In the step of expanding the input/output limit value, the input/output limit value W [W] increases as the difference between the maximum temperature T max [°C] and the minimum temperature T min [°C] of the unit battery increases. The method for controlling a secondary battery according to claim 1, characterized in that:
前記入出力制限値拡大のステップにおいて、前記入出力制限値W[W]は、前記組電池内の前記単位電池の平均温度Tave[°C]と最高温度Tmax[°C]との差が大きいほど拡大すること
を特徴とする請求項1に記載の二次電池の制御方法。
In the step of expanding the input/output limit value, the input/output limit value W [W] is the difference between the average temperature T ave [°C] and the maximum temperature T max [°C] of the unit cells in the assembled battery. 2. The method for controlling a secondary battery according to claim 1, wherein the larger the value, the larger the size.
前記入出力制限値算出のステップは、
最低温度Tmin[°C]の単位電池のSOCが、設定した充放電範囲の最小値未満の場合は、充電側の入出力制限値W[W]の制限値を拡大し、
前記最低温度Tmin[°C]の単位電池のSOCが、設定した充放電範囲の最大値を超えた場合は、放電側の入出力制限値W[W]の制限値を拡大し、
前記最低温度Tmin[°C]の単位電池のSOCが、前記最小値以上、かつ前記最大値以下の場合は、充電側及び放電側の入出力制限値W[W]の双方の制限を拡大すること
を特徴とする請求項1に記載の二次電池の制御方法。
The step of calculating the input/output limit value is as follows:
If the SOC of the unit battery at the minimum temperature T min [°C] is less than the minimum value of the set charge/discharge range, expand the limit value of the input/output limit value W [W] on the charging side,
If the SOC of the unit battery at the minimum temperature T min [°C] exceeds the maximum value of the set charge/discharge range, expand the limit value of the input/output limit value W [W] on the discharge side,
If the SOC of the unit battery at the minimum temperature T min [°C] is greater than or equal to the minimum value and less than or equal to the maximum value, both the input and output limit values W [W] on the charging side and discharging side are expanded. The method for controlling a secondary battery according to claim 1, characterized in that:
前記入出力制限値算出のステップは、
前記電池温度T[°C]の取得時間間隔Tint[s]が、最高温度Tmax[°C]の単位電池が上限温度TLit[°C]に達しないように取得時間間隔Tint[s]を決定する適用時間算出のステップを備えたこと
を特徴とする請求項1に記載の二次電池の制御方法。
The step of calculating the input/output limit value is as follows:
The acquisition time interval T int [s] of the battery temperature T [°C] is set such that the unit battery with the maximum temperature T max [°C] does not reach the upper limit temperature T Lit [°C]. 2. The method of controlling a secondary battery according to claim 1, further comprising the step of calculating an application time to determine the time period.
前記取得時間間隔Tint[s]は、
単位電池の熱容量をC[Cal]、上限温度をTLit[°C]、最高温度の電池温度をTmax[°C]、入出力電流をI[A]、内部抵抗をR[Ω]としたとき、
int=C(TLit-Tmax)/I
に基づいて算出すること
を特徴とする請求項5に記載の二次電池の制御方法。
The acquisition time interval T int [s] is
The heat capacity of the unit battery is C [Cal], the upper limit temperature is T Lit [°C], the maximum battery temperature is T max [°C], the input/output current is I [A], and the internal resistance is R [Ω]. When I did,
T int = C(T Lit - T max )/I 2 R
6. The secondary battery control method according to claim 5, wherein the calculation is performed based on .
前記入出力制限値拡大のステップは、
再計算後の入出力制限値をWLit[W]、現在の入出力制限値をW[W]、Tmax[°C]とTmin[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMdiff、Tmax[°C]とTave[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMaveとしたとき
再計算後の入出力制限値をWLit[W]を、
Lit=W×Mdiff×Mave
により算出することを特徴とする請求項1に記載の二次電池の制御方法。
The step of expanding the input/output limit value is as follows:
The input/output limit value after recalculation is W Lit [W], the current input /output limit value is W [W], and the magnification (1.0 When M diff is the magnification (1.0 times or more) determined from the difference between T max [°C] and T ave [°C], the input/output limit value after recalculation is W Lit [W],
W Lit = W x M diff x M ave
2. The method for controlling a secondary battery according to claim 1, wherein the calculation is performed by:
環境温度をTenv[°C]としたとき、Tmax[°C]としたとき、Tmax[°C]とTenv[°C]の差分から決定する倍率(1.0倍以上)をMenvとしたとき
再計算後の入出力制限値をWLit[W]を、
Lit=W×Mdiff×Mave×Menv
により算出することを特徴とする請求項7に記載の二次電池の制御方法。
When the environmental temperature is T env [°C] and T max [°C], the magnification (1.0 times or more) determined from the difference between T max [°C] and T env [°C] is When M env is input/output limit value after recalculation, W Lit [W] is
W Lit = W x M diff x M ave x M env
8. The method for controlling a secondary battery according to claim 7, wherein the calculation is performed by:
コンピュータを備えた二次電池の制御装置であって、
二次電池からなる単位電池を複数組み合わせて構成した組電池において、前記組電池を構成する複数の単位電池の電池温度T[°C]を取得する電池温度取得手段と、
前記電池温度取得手段において取得した前記組電池を構成する複数の単位電池のそれぞれの電池温度T[°C]に基づいて充放電による入出力を制限する入出力制限値W[W]を算出する入出力制限値算出手段と、
前記電池温度取得手段において取得した単位電池の電池温度T[°C]の内、設定した第1の温度T[°C]以下の単位電池があり、
かつ、取得した単位電池Tの最高温度Tmax[°C]が、設定した第2の温度T[°C]以下である場合に、
前記組電池の入出力制限値W[W]を入出力制限値WLit[W]に拡大する入出力制限値拡大手段と
を備えたことを特徴とする二次電池の制御装置。
A secondary battery control device equipped with a computer,
In an assembled battery configured by combining a plurality of unit batteries made of secondary batteries, a battery temperature acquisition means for acquiring the battery temperature T [°C] of the plurality of unit batteries making up the assembled battery;
Calculate an input/output limit value W [W] that limits input/output due to charging and discharging based on the battery temperature T [°C] of each of the plurality of unit batteries constituting the assembled battery acquired by the battery temperature acquisition means. Input/output limit value calculation means;
Among the battery temperatures T [°C] of the unit batteries acquired by the battery temperature acquisition means, there is a unit battery whose temperature is equal to or lower than the set first temperature T 1 [°C],
And when the obtained maximum temperature T max [°C] of the unit battery T is equal to or lower than the set second temperature T 2 [°C],
A control device for a secondary battery, comprising: input/output limit value expanding means for expanding the input/output limit value W [W] of the assembled battery to the input/output limit value W Lit [W].
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