JP3808367B2 - 二次電池の出力制御装置および方法、並びに電池パックシステム - Google Patents
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等に、モータの動力源および各種負荷の駆動源として搭載されるニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリなどの二次電池の最大出力を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＨＥＶでは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰の動力で発電機を駆動して二次電池の充電が行われる。逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、二次電池の電力を用いてモータを駆動して不足の動力を出力する。この場合、二次電池の放電が行われる。かかる充放電等を制御して適正な動作状態に維持することが、二次電池をＨＥＶ等に搭載する場合に要求される。
【０００３】
その場合、電池制御の重要項目として、二次電池から供給する電力を制限する出力制御がある。この出力制御は、二次電池が放電できる最大出力の情報を、電池用の電子制御ユニット（以下、電池ＥＣＵと略称する）から車両用の電子制御ユニット（以下、車両ＥＣＵと略称する）へと送信することにより、電池の損傷や劣化を防止したり、長寿命化を目的とするものである。
【０００４】
また、最大出力を決定する際には、車両側が電池に必要とする電力と、その電力での保持時間との兼ね合いになる。いずれの要因についても、走行中のドライバビリティに影響を及ぼすので重要である。
【０００５】
一般的には、電池の下限電圧（放電終止電圧）を設定し、放電により下限電圧に達したところで、出力制限が行われることになる。図４は、従来の出力制御方法における電池電圧Ｖｂ（ブロック毎の電圧）と出力制限値Ｐｏｕｔの時間変化の一例を示す図である。図４において、放電終止電圧は１２．０Ｖに設定され、最大出力は２０ｋＷに制限されている。通常出力モード（時間区間Ｔ１）において、放電により電池電圧Ｖｂが低下して、出力制限準備電圧である１３．０Ｖになると、出力制限を行う準備段階（時間区間Ｔ２：例えば約１０秒）に入る。さらに電池電圧Ｖｂが低下して、放電終止電圧である１２．０Ｖになると、出力制限モード（時間区間Ｔ３）に入り、電池電圧Ｖｂが放電終止電圧（１２．０Ｖ）に達する毎に、出力電圧Ｐｏｕｔが徐々に減少される（図４では、例えば、最大で−２ｋＷ／秒の減定格出力）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最大出力での保持時間を長くすると、最大出力値が小さくなるため、ＨＥＶ等の場合、車両側のエンジンの負担が大きくなる。一方、保持時間を短くすると、瞬間的には高出力が可能であるが、電池電圧が低下し、直ぐに出力制限が行われ、急激にドライバビリティが悪化することになる。
【０００７】
車両制御としては、定常走行が最優先となるため、電池ＥＣＵは、短時間（例えば、数秒以下）だけ高出力である短時間出力情報よりも、保持時間が長い通常出力情報を車両ＥＣＵに送信せざるをえなくなる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、短時間出力情報と通常出力情報という２つの情報を有し、車両側の要求に応じて電池出力を使い分けることが可能な二次電池の出力制御装置および方法、並びにかかる装置および方法を用いた電池パックシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の二次電池の出力制御装置は、二次電池の端子電圧を電圧データ（Ｖ（ｎ））として測定する電圧測定部と、電圧測定部からの電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する出力制限部とを備え、出力制限部は、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧（Ｖ１：例えば、ブロック電圧で９．６Ｖ）を長時間放電時における第２の放電終止電圧（Ｖ２：例えば、ブロック電圧で１２．０Ｖ）よりも低く設定することを特徴とする。
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の二次電池の出力制御装置は、二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックの端子電圧を電圧データ（Ｖ（ｎ））として測定する電圧測定部と、電圧測定部からの電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する出力制限部とを備え、出力制限部は、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧（Ｖ１：例えば、ブロック電圧で９．６Ｖ）を長時間放電時における第２の放電終止電圧（Ｖ２：例えば、ブロック電圧で１２．０Ｖ）よりも低く設定することを特徴とする。
【００１１】
第１および第２の二次電池の出力制御装置において、出力制限部は、電圧測定部からの電圧データが第１の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧に復帰するように、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１２】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、出力制限部は、前記前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧以下であった場合に、短時間放電時と長時間放電時の出力電力の制限値を同じ値に設定し、電圧測定部からの電圧データが出力制限解除電圧（Ｖ３：例えば、１５．５Ｖ）に達するまで、第２の放電終止電圧に基づいて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１３】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、出力制限部は、電圧測定部からの電圧データが第２の放電終止電圧に達する毎に、二次電池の出力電力の制限値をより低く設定することが好ましい。
【００１４】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、短時間放電は数秒以内で、長時間放電は数分以内であることが好ましい。
【００１５】
第１および第２の二次電池の出力制御装置はさらに、二次電池の温度を温度データとして測定する温度測定部を備え、出力制限部は、温度測定部からの温度データに応じて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１６】
この場合、出力制限部は、予め温度をパラメータとした二次電池の出力電力の制限値が格納されている参照テーブルを含み、この参照テーブルに基づいて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１７】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、二次電池は、ニッケル−水素二次電池である。
【００１８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電池パックシステムは、第２の二次電池の出力制御装置と、電池パックとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この場合、二次電池の出力制御装置はコンピュータシステムとして構成されることが好ましい。
【００２０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の二次電池の出力制御方法は、二次電池の端子電圧を電圧データとして測定し、電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する二次電池の出力制御方法であって、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧を長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする。
【００２１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の二次電池の出力制御方法は、二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックの端子電圧を電圧データとして測定し、電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する二次電池の出力制御方法であって、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧を長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする。
【００２２】
第１および第２の二次電池の出力制御方法において、測定した電圧データが第１の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧に復帰するように、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００２３】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、前記前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧以下であった場合に、短時間放電時と長時間放電時における出力電力の制限値を同じ値に設定し、測定した電圧データが出力制限解除電圧に達するまで、第２の放電終止電圧に基づいて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００２４】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、測定した電圧データが第２の放電終止電圧に達する毎に、二次電池の出力電力の制限値をより低く設定することが好ましい。
【００２５】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、短時間放電は数秒以内で、長時間放電は数分以内であることが好ましい。
【００２６】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、二次電池の温度を温度データとして測定し、測定した温度データに応じて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００２７】
この場合、出力電力の制限値の変更は、予め温度をパラメータとした二次電池の出力電力の制限値が格納されている参照テーブルに基づいて行うことが好ましい。
【００２８】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、二次電池は、ニッケル−水素二次電池である。
【００２９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電池パックシステムは、第２の二次電池の出力制御方法を実行するコンピュータシステムと、電池パックとを備えたことを特徴とする。
【００３０】
上記の構成および方法によれば、短時間出力制限値情報と通常出力制限値情報という２つの情報を有することで、ＨＥＶ等の車両側の要求に応じて、二次電池の出力値を使い分けすることができる。例えば、車両側に短時間の高出力を許可することにより、エンジン始動やギヤチェンジ等にも二次電池を使用することが可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックシステム１の一構成例を示すブロック図である。図１において、電池パックシステム１は、電池パック１００と、マイクロコンピュータシステムの一部として本発明に係る出力制御装置が含まれる電池ＥＣＵ１０１とで構成される。
【００３３】
電池パック１００は、ＨＥＶ等に搭載された場合、通常、モータに対する所定の出力を得るため、例えばニッケル−水素バッテリである複数の単電池が電気的に直列接続された電池モジュール（セル）をさらに複数個電気的に直列接続して構成される。なお、本実施形態の場合、２モジュールで１ブロックが構成され、２０ブロックで電池パック１００が構成されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００３４】
電池ＥＣＵ１０１において、１０２は電圧センサ（不図示）により検出された二次電池１００の端子電圧（ブロック電圧）を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｎ）として測定する電圧測定部で、１０３は温度センサ（不図示）により検出された電池パック１００の温度を温度データＴ（ｎ）として測定する温度測定部である。
【００３５】
１０４は出力制限部であり、二次電池を高出力で短時間（数秒以内）放電可能な短時間出力値に関する情報（Ｐｐ）と、二次電池を通常出力で長時間（数分以内）放電可能な通常出力値に関する情報（Ｐｎ）とを参照テーブル（ＬＵＴ）１０４１内に有する。ＬＵＴ１０４１内には、予め温度をパラメータとした出力電力の制限値の情報が格納されている。出力制限部１０４は、短時間放電時には、出力制限を行う電池電圧を第１の放電終止電圧（Ｖ１：例えば、９．６Ｖ）に設定し、長時間放電時には、出力制限を行う電池電圧を第２の放電終止電圧（Ｖ２：例えば、１２．０Ｖ）に設定する。
【００３６】
出力制限部１０４は、車両ＥＣＵから短時間で高出力を必要とする旨が通知されると、出力制限値をより高い短時間出力値Ｐｐに設定し、短時間放電中に、電圧測定部１０２からの電圧データＶ（ｎ）が第１の放電終止電圧Ｖ１にまで低下した場合、電池電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧Ｖ２にまで上昇するように、温度測定部１０３からの温度データＴ（ｎ）に応じて、ＬＵＴ１０４１を参照して、短時間出力値Ｐｐをより低い値に変更し、その出力制限情報Ｐｏｕｔを車両ＥＣＵ側に送信する。
【００３７】
一方、出力制限部１０４は、車両ＥＣＵから長時間の通常出力を必要とする旨が通知されると、出力制限値を短時間出力値Ｐｐより低い通常出力値Ｐｎに設定し、長時間放電中に、電圧測定部１０２からの電圧データＶ（ｎ）が第２の放電終止電圧Ｖ２にまで低下した場合、電池電圧が第２の放電終止電圧Ｖ２にまで上昇するように、温度測定部１０３からの温度データＴ（ｎ）に応じて、ＬＵＴ１０４１を参照して、通常出力値Ｐｎをより低い値に変更し、その出力制限情報Ｐｏｕｔを車両ＥＣＵ側に送信する。
【００３８】
また、出力制限部１０４は、出力制限を解除するために、短時間出力値Ｐｐと通常出力値Ｐｎを同じ値に設定し、電池電圧が出力制限解除電圧（Ｖ３：例えば、１５．５Ｖ）に上昇するまで、第２の放電終止電圧Ｖ２に達する毎に、出力制限値を低下させていく。
【００３９】
次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける出力制御の処理手順について、図２および図３を参照して説明する。
【００４０】
図２は、本実施形態に係る二次電池の出力制御方法における処理手順を示すフローチャートであり、図３は、本実施形態の出力制御方法における短時間放電時の電池電圧Ｖｂ（電圧データＶ（ｎ））、短時間出力制限値Ｐｐ、および通常出力制限値Ｐｎの時間変化の一例を示す図である。
【００４１】
図２において、まず、通常モード（図３の時間区間Ｔ１）において、電圧データＶ（ｎ）を測定し、測定した電圧データＶ（ｎ）が出力制限準備電圧（Ｖ０：例えば、１３．０Ｖ）にまで低下したか否かを判断する（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１の判断で、電圧データＶ（ｎ）が出力制限準備電圧Ｖ０に達した場合（Ｙｅｓ：図３の時間区間Ｔ２）、時間カウントを行って、出力制限開始時間（例えば、約１０秒）に達したか否かを判断する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２の判断で、出力制限開始時間に達した場合（Ｙｅｓ）、出力制限モードに入り、電圧データＶ（ｎ）が短時間放電時に対応する第１の放電終止電圧Ｖ１（例えば、９．６Ｖ）以下であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。
【００４２】
ステップＳ２０３の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第１の放電終止電圧Ｖ１よりも大きかった場合（Ｎｏ）、ステップＳ２０６へと分岐し、電圧データＶ（ｎ）が長時間放電時に対応する第２の放電終止電圧Ｖ２（例えば、１２．０Ｖ）以下であるか否かを判断する。ステップＳ２０６の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第２の放電終止電圧Ｖ２以下となった場合（Ｙｅｓ：図３の時間区間Ｔ３）、通常出力制限処理を実行する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０７の通常出力制限処理工程においては、所定の減定格出力になるよう、時間カウント毎に、長時間放電時に対応する出力制限値Ｐｎを低下させる処理を行う（図３の時間区間Ｔ３、Ｔ４）。
【００４３】
一方、ステップＳ２０３の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第１の放電終止電圧Ｖ１以下であった場合（Ｙｅｓ）、電池電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧Ｖ２に復帰するように、通常出力制限処理工程（Ｓ２０４）および短時間出力制限処理工程（Ｓ２０５）において、短時間放電時における出力制限値Ｐｐと長時間放電時における出力制限値Ｐｎとを同じ値（例えば、それぞれ、初期値２８ｋＷと２０ｋＷから１０ｋＷ）に設定して、所定の減定格出力で（例えば、最大で−２ｋＷ／秒）、出力制限値を低下させる（図３の時間区間Ｔ５）。
【００４４】
このように出力制限値を低下させていき、ステップＳ２０６の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第２の放電終止電圧Ｖ２を超えた場合（Ｎｏ）、次に、ステップＳ２０８に分岐して、電圧データＶ（ｎ）が出力制限解除電圧Ｖ３（例えば、１５．５Ｖ）以上になったか否かを判断する。ステップＳ２０８の判断で、電圧データＶ（ｎ）が出力制限解除電圧Ｖ３以上になった場合（Ｙｅｓ）、通常出力制限解除処理工程（Ｓ２０９）および短時間出力制限解除処理工程（Ｓ２１０）において、短時間放電時における出力制限値Ｐｐと長時間放電時における出力制限値Ｐｎを初期値に設定し、出力制限を解除する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、短時間出力情報と通常出力情報という２つの情報を有することで、ＨＥＶ等の車両側の要求に応じて、二次電池の出力値を使い分けすることができる。例えば、車両側に短時間の高出力を許可することにより、エンジン始動やギヤチェンジ等にも二次電池を使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図
【図２】 本実施形態に係る二次電池の出力制御方法における処理手順を示すフローチャート
【図３】 本実施形態の出力制御方法における短時間放電時の電池電圧Ｖｂ（電圧データＶ（ｎ））、短時間出力制限値Ｐｐ、および通常出力制限値Ｐｎの時間変化の一例を示す図
【図４】 従来の出力制御方法における電池電圧Ｖｂと出力制限値Ｐｏｕｔの時間変化の一例を示す図
【符号の説明】
１ 電池パックシステム
１００ 電池パック
１０１ 電池ＥＣＵ（出力制御装置）
１０２ 電圧測定部
１０３ 温度測定部
１０４ 出力制限部
１０４１ 参照テーブル（ＬＵＴ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等に、モータの動力源および各種負荷の駆動源として搭載されるニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリなどの二次電池の最大出力を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＨＥＶでは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰の動力で発電機を駆動して二次電池の充電が行われる。逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、二次電池の電力を用いてモータを駆動して不足の動力を出力する。この場合、二次電池の放電が行われる。かかる充放電等を制御して適正な動作状態に維持することが、二次電池をＨＥＶ等に搭載する場合に要求される。
【０００３】
その場合、電池制御の重要項目として、二次電池から供給する電力を制限する出力制御がある。この出力制御は、二次電池が放電できる最大出力の情報を、電池用の電子制御ユニット（以下、電池ＥＣＵと略称する）から車両用の電子制御ユニット（以下、車両ＥＣＵと略称する）へと送信することにより、電池の損傷や劣化を防止したり、長寿命化を目的とするものである。
【０００４】
また、最大出力を決定する際には、車両側が電池に必要とする電力と、その電力での保持時間との兼ね合いになる。いずれの要因についても、走行中のドライバビリティに影響を及ぼすので重要である。
【０００５】
一般的には、電池の下限電圧（放電終止電圧）を設定し、放電により下限電圧に達したところで、出力制限が行われることになる。図４は、従来の出力制御方法における電池電圧Ｖｂ（ブロック毎の電圧）と出力制限値Ｐｏｕｔの時間変化の一例を示す図である。図４において、放電終止電圧は１２．０Ｖに設定され、最大出力は２０ｋＷに制限されている。通常出力モード（時間区間Ｔ１）において、放電により電池電圧Ｖｂが低下して、出力制限準備電圧である１３．０Ｖになると、出力制限を行う準備段階（時間区間Ｔ２：例えば約１０秒）に入る。さらに電池電圧Ｖｂが低下して、放電終止電圧である１２．０Ｖになると、出力制限モード（時間区間Ｔ３）に入り、電池電圧Ｖｂが放電終止電圧（１２．０Ｖ）に達する毎に、出力電圧Ｐｏｕｔが徐々に減少される（図４では、例えば、最大で−２ｋＷ／秒の減定格出力）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最大出力での保持時間を長くすると、最大出力値が小さくなるため、ＨＥＶ等の場合、車両側のエンジンの負担が大きくなる。一方、保持時間を短くすると、瞬間的には高出力が可能であるが、電池電圧が低下し、直ぐに出力制限が行われ、急激にドライバビリティが悪化することになる。
【０００７】
車両制御としては、定常走行が最優先となるため、電池ＥＣＵは、短時間（例えば、数秒以下）だけ高出力である短時間出力情報よりも、保持時間が長い通常出力情報を車両ＥＣＵに送信せざるをえなくなる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、短時間出力情報と通常出力情報という２つの情報を有し、車両側の要求に応じて電池出力を使い分けることが可能な二次電池の出力制御装置および方法、並びにかかる装置および方法を用いた電池パックシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の二次電池の出力制御装置は、二次電池の端子電圧を電圧データ（Ｖ（ｎ））として測定する電圧測定部と、電圧測定部からの電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する出力制限部とを備え、出力制限部は、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧（Ｖ１：例えば、ブロック電圧で９．６Ｖ）を長時間放電時における第２の放電終止電圧（Ｖ２：例えば、ブロック電圧で１２．０Ｖ）よりも低く設定することを特徴とする。
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の二次電池の出力制御装置は、二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックの端子電圧を電圧データ（Ｖ（ｎ））として測定する電圧測定部と、電圧測定部からの電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する出力制限部とを備え、出力制限部は、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧（Ｖ１：例えば、ブロック電圧で９．６Ｖ）を長時間放電時における第２の放電終止電圧（Ｖ２：例えば、ブロック電圧で１２．０Ｖ）よりも低く設定することを特徴とする。
【００１１】
第１および第２の二次電池の出力制御装置において、出力制限部は、電圧測定部からの電圧データが第１の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧に復帰するように、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１２】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、出力制限部は、前記前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧以下であった場合に、短時間放電時と長時間放電時の出力電力の制限値を同じ値に設定し、電圧測定部からの電圧データが出力制限解除電圧（Ｖ３：例えば、１５．５Ｖ）に達するまで、第２の放電終止電圧に基づいて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１３】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、出力制限部は、電圧測定部からの電圧データが第２の放電終止電圧に達する毎に、二次電池の出力電力の制限値をより低く設定することが好ましい。
【００１４】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、短時間放電は数秒以内で、長時間放電は数分以内であることが好ましい。
【００１５】
第１および第２の二次電池の出力制御装置はさらに、二次電池の温度を温度データとして測定する温度測定部を備え、出力制限部は、温度測定部からの温度データに応じて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１６】
この場合、出力制限部は、予め温度をパラメータとした二次電池の出力電力の制限値が格納されている参照テーブルを含み、この参照テーブルに基づいて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００１７】
また、第１および第２の二次電池の出力制御装置において、二次電池は、ニッケル−水素二次電池である。
【００１８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電池パックシステムは、第２の二次電池の出力制御装置と、電池パックとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この場合、二次電池の出力制御装置はコンピュータシステムとして構成されることが好ましい。
【００２０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の二次電池の出力制御方法は、二次電池の端子電圧を電圧データとして測定し、電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する二次電池の出力制御方法であって、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧を長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする。
【００２１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の二次電池の出力制御方法は、二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックの端子電圧を電圧データとして測定し、電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の出力電力の制限値を変更する二次電池の出力制御方法であって、二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、短時間放電時における第１の放電終止電圧を長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする。
【００２２】
第１および第２の二次電池の出力制御方法において、測定した電圧データが第１の放電終止電圧に達した場合に、二次電池の電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧に復帰するように、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００２３】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、前記前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧以下であった場合に、短時間放電時と長時間放電時における出力電力の制限値を同じ値に設定し、測定した電圧データが出力制限解除電圧に達するまで、第２の放電終止電圧に基づいて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００２４】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、測定した電圧データが第２の放電終止電圧に達する毎に、二次電池の出力電力の制限値をより低く設定することが好ましい。
【００２５】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、短時間放電は数秒以内で、長時間放電は数分以内であることが好ましい。
【００２６】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、二次電池の温度を温度データとして測定し、測定した温度データに応じて、二次電池の出力電力の制限値を変更することが好ましい。
【００２７】
この場合、出力電力の制限値の変更は、予め温度をパラメータとした二次電池の出力電力の制限値が格納されている参照テーブルに基づいて行うことが好ましい。
【００２８】
また、第１および第２の二次電池の出力制御方法において、二次電池は、ニッケル−水素二次電池である。
【００２９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電池パックシステムは、第２の二次電池の出力制御方法を実行するコンピュータシステムと、電池パックとを備えたことを特徴とする。
【００３０】
上記の構成および方法によれば、短時間出力制限値情報と通常出力制限値情報という２つの情報を有することで、ＨＥＶ等の車両側の要求に応じて、二次電池の出力値を使い分けすることができる。例えば、車両側に短時間の高出力を許可することにより、エンジン始動やギヤチェンジ等にも二次電池を使用することが可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックシステム１の一構成例を示すブロック図である。図１において、電池パックシステム１は、電池パック１００と、マイクロコンピュータシステムの一部として本発明に係る出力制御装置が含まれる電池ＥＣＵ１０１とで構成される。
【００３３】
電池パック１００は、ＨＥＶ等に搭載された場合、通常、モータに対する所定の出力を得るため、例えばニッケル−水素バッテリである複数の単電池が電気的に直列接続された電池モジュール（セル）をさらに複数個電気的に直列接続して構成される。なお、本実施形態の場合、２モジュールで１ブロックが構成され、２０ブロックで電池パック１００が構成されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００３４】
電池ＥＣＵ１０１において、１０２は電圧センサ（不図示）により検出された二次電池１００の端子電圧（ブロック電圧）を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｎ）として測定する電圧測定部で、１０３は温度センサ（不図示）により検出された電池パック１００の温度を温度データＴ（ｎ）として測定する温度測定部である。
【００３５】
１０４は出力制限部であり、二次電池を高出力で短時間（数秒以内）放電可能な短時間出力値に関する情報（Ｐｐ）と、二次電池を通常出力で長時間（数分以内）放電可能な通常出力値に関する情報（Ｐｎ）とを参照テーブル（ＬＵＴ）１０４１内に有する。ＬＵＴ１０４１内には、予め温度をパラメータとした出力電力の制限値の情報が格納されている。出力制限部１０４は、短時間放電時には、出力制限を行う電池電圧を第１の放電終止電圧（Ｖ１：例えば、９．６Ｖ）に設定し、長時間放電時には、出力制限を行う電池電圧を第２の放電終止電圧（Ｖ２：例えば、１２．０Ｖ）に設定する。
【００３６】
出力制限部１０４は、車両ＥＣＵから短時間で高出力を必要とする旨が通知されると、出力制限値をより高い短時間出力値Ｐｐに設定し、短時間放電中に、電圧測定部１０２からの電圧データＶ（ｎ）が第１の放電終止電圧Ｖ１にまで低下した場合、電池電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧Ｖ２にまで上昇するように、温度測定部１０３からの温度データＴ（ｎ）に応じて、ＬＵＴ１０４１を参照して、短時間出力値Ｐｐをより低い値に変更し、その出力制限情報Ｐｏｕｔを車両ＥＣＵ側に送信する。
【００３７】
一方、出力制限部１０４は、車両ＥＣＵから長時間の通常出力を必要とする旨が通知されると、出力制限値を短時間出力値Ｐｐより低い通常出力値Ｐｎに設定し、長時間放電中に、電圧測定部１０２からの電圧データＶ（ｎ）が第２の放電終止電圧Ｖ２にまで低下した場合、電池電圧が第２の放電終止電圧Ｖ２にまで上昇するように、温度測定部１０３からの温度データＴ（ｎ）に応じて、ＬＵＴ１０４１を参照して、通常出力値Ｐｎをより低い値に変更し、その出力制限情報Ｐｏｕｔを車両ＥＣＵ側に送信する。
【００３８】
また、出力制限部１０４は、出力制限を解除するために、短時間出力値Ｐｐと通常出力値Ｐｎを同じ値に設定し、電池電圧が出力制限解除電圧（Ｖ３：例えば、１５．５Ｖ）に上昇するまで、第２の放電終止電圧Ｖ２に達する毎に、出力制限値を低下させていく。
【００３９】
次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける出力制御の処理手順について、図２および図３を参照して説明する。
【００４０】
図２は、本実施形態に係る二次電池の出力制御方法における処理手順を示すフローチャートであり、図３は、本実施形態の出力制御方法における短時間放電時の電池電圧Ｖｂ（電圧データＶ（ｎ））、短時間出力制限値Ｐｐ、および通常出力制限値Ｐｎの時間変化の一例を示す図である。
【００４１】
図２において、まず、通常モード（図３の時間区間Ｔ１）において、電圧データＶ（ｎ）を測定し、測定した電圧データＶ（ｎ）が出力制限準備電圧（Ｖ０：例えば、１３．０Ｖ）にまで低下したか否かを判断する（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１の判断で、電圧データＶ（ｎ）が出力制限準備電圧Ｖ０に達した場合（Ｙｅｓ：図３の時間区間Ｔ２）、時間カウントを行って、出力制限開始時間（例えば、約１０秒）に達したか否かを判断する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２の判断で、出力制限開始時間に達した場合（Ｙｅｓ）、出力制限モードに入り、電圧データＶ（ｎ）が短時間放電時に対応する第１の放電終止電圧Ｖ１（例えば、９．６Ｖ）以下であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。
【００４２】
ステップＳ２０３の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第１の放電終止電圧Ｖ１よりも大きかった場合（Ｎｏ）、ステップＳ２０６へと分岐し、電圧データＶ（ｎ）が長時間放電時に対応する第２の放電終止電圧Ｖ２（例えば、１２．０Ｖ）以下であるか否かを判断する。ステップＳ２０６の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第２の放電終止電圧Ｖ２以下となった場合（Ｙｅｓ：図３の時間区間Ｔ３）、通常出力制限処理を実行する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０７の通常出力制限処理工程においては、所定の減定格出力になるよう、時間カウント毎に、長時間放電時に対応する出力制限値Ｐｎを低下させる処理を行う（図３の時間区間Ｔ３、Ｔ４）。
【００４３】
一方、ステップＳ２０３の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第１の放電終止電圧Ｖ１以下であった場合（Ｙｅｓ）、電池電圧が数秒以内に第２の放電終止電圧Ｖ２に復帰するように、通常出力制限処理工程（Ｓ２０４）および短時間出力制限処理工程（Ｓ２０５）において、短時間放電時における出力制限値Ｐｐと長時間放電時における出力制限値Ｐｎとを同じ値（例えば、それぞれ、初期値２８ｋＷと２０ｋＷから１０ｋＷ）に設定して、所定の減定格出力で（例えば、最大で−２ｋＷ／秒）、出力制限値を低下させる（図３の時間区間Ｔ５）。
【００４４】
このように出力制限値を低下させていき、ステップＳ２０６の判断で、電圧データＶ（ｎ）が第２の放電終止電圧Ｖ２を超えた場合（Ｎｏ）、次に、ステップＳ２０８に分岐して、電圧データＶ（ｎ）が出力制限解除電圧Ｖ３（例えば、１５．５Ｖ）以上になったか否かを判断する。ステップＳ２０８の判断で、電圧データＶ（ｎ）が出力制限解除電圧Ｖ３以上になった場合（Ｙｅｓ）、通常出力制限解除処理工程（Ｓ２０９）および短時間出力制限解除処理工程（Ｓ２１０）において、短時間放電時における出力制限値Ｐｐと長時間放電時における出力制限値Ｐｎを初期値に設定し、出力制限を解除する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、短時間出力情報と通常出力情報という２つの情報を有することで、ＨＥＶ等の車両側の要求に応じて、二次電池の出力値を使い分けすることができる。例えば、車両側に短時間の高出力を許可することにより、エンジン始動やギヤチェンジ等にも二次電池を使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図
【図２】 本実施形態に係る二次電池の出力制御方法における処理手順を示すフローチャート
【図３】 本実施形態の出力制御方法における短時間放電時の電池電圧Ｖｂ（電圧データＶ（ｎ））、短時間出力制限値Ｐｐ、および通常出力制限値Ｐｎの時間変化の一例を示す図
【図４】 従来の出力制御方法における電池電圧Ｖｂと出力制限値Ｐｏｕｔの時間変化の一例を示す図
【符号の説明】
１ 電池パックシステム
１００ 電池パック
１０１ 電池ＥＣＵ（出力制御装置）
１０２ 電圧測定部
１０３ 温度測定部
１０４ 出力制限部
１０４１ 参照テーブル（ＬＵＴ）
Claims (21)
- 二次電池の端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部からの電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する出力制限部とを備え、
前記出力制限部は、前記二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、前記二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、前記短時間放電時における第１の放電終止電圧を前記長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする二次電池の出力制御装置。 - 二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックの端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部からの電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する出力制限部とを備え、
前記出力制限部は、前記二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、前記二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、前記短時間放電時における第１の放電終止電圧を前記長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする二次電池の出力制御装置。 - 前記出力制限部は、前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧に達した場合に、前記二次電池の電圧が数秒以内に前記第２の放電終止電圧に復帰するように、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の出力制御装置。
- 前記出力制限部は、前記前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧以下であった場合に、前記短時間放電時と前記長時間放電時における出力電力の制限値を同じ値に設定し、前記電圧測定部からの電圧データが出力制限解除電圧に達するまで、前記第２の放電終止電圧に基づいて、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の出力制御装置。
- 前記出力制限部は、前記電圧測定部からの電圧データが前記第２の放電終止電圧に達する毎に、前記二次電池の出力電力の制限値をより低く設定することを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の出力制御装置。
- 前記短時間放電は数秒以内で、前記長時間放電は数分以内であることを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の出力制御装置。
- 前記装置はさらに、前記二次電池の温度を温度データとして測定する温度測定部を備え、前記出力制限部は、前記温度測定部からの温度データに応じて、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の出力制御装置。
- 前記出力制限部は、予め温度をパラメータとした前記二次電池の出力電力の制限値が格納されている参照テーブルを含み、前記参照テーブルに基づいて、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項７記載の二次電池の出力制御装置。
- 前記二次電池は、ニッケル−水素二次電池であることを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の出力制御装置。
- 請求項２記載の二次電池の出力制御装置と、
前記電池パックとを備えたことを特徴とする電池パックシステム。 - 前記二次電池の出力制御装置はコンピュータシステムとして構成されることを特徴とする請求項１０記載の電池パックシステム。
- 二次電池の端子電圧を電圧データとして測定し、前記電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する二次電池の出力制御方法であって、
前記二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、前記二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、前記短時間放電時における第１の放電終止電圧を前記長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする二次電池の出力制御方法。 - 二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックの端子電圧を電圧データとして測定し、前記電圧データが所定の放電終止電圧に達した場合に、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する二次電池の出力制御方法であって、
前記二次電池を短時間放電可能な短時間出力制限値情報と、前記二次電池を長時間放電可能な通常出力制限値情報とを有し、前記二次電池の出力電力の制限値を変更する制御を前記短時間出力制限値情報または前記通常出力制限値情報に基づいて行い、前記短時間放電時における第１の放電終止電圧を前記長時間放電時における第２の放電終止電圧よりも低く設定することを特徴とする二次電池の出力制御方法。 - 測定した前記電圧データが前記第１の放電終止電圧に達した場合に、前記二次電池の電圧が数秒以内に前記第２の放電終止電圧に復帰するように、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項１２または１３記載の二次電池の出力制御方法。
- 前記前記電圧測定部からの電圧データが前記第１の放電終止電圧以下であった場合に、前記短時間放電時と前記長時間放電時における出力電力の制限値を同じ値に設定し、測定した前記電圧データが出力制限解除電圧に達するまで、前記第２の放電終止電圧に基づいて、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項１２または１３記載の二次電池の出力制御方法。
- 前記電圧データが前記第２の放電終止電圧に達する毎に、前記二次電池の出力電力の制限値をより低く設定することを特徴とする請求項１２または１３記載の二次電池の出力制御方法。
- 前記短時間放電は数秒以内で、前記長時間放電は数分以内であることを特徴とする請求項１２または１３記載の二次電池の出力制御方法。
- 前記二次電池の温度を温度データとして測定し、測定した前記温度データに応じて、前記二次電池の出力電力の制限値を変更することを特徴とする請求項１２または１３記載の二次電池の出力制御方法。
- 前記出力電力の制限値の変更は、予め温度をパラメータとした前記二次電池の出力電力の制限値が格納されている参照テーブルに基づいて行うことを特徴とする請求項１８記載の二次電池の出力制御方法。
- 前記二次電池は、ニッケル−水素二次電池であることを特徴とする請求項１２または１３記載の二次電池の出力制御方法。
- 請求項１３記載の二次電池の出力制御方法を実行するコンピュータシステムと、
前記電池パックとを備えたことを特徴とする電池パックシステム。
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