JP4120025B2 - Battery heating device for electric vehicles - Google Patents

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車用電池のヒートアップ装置に関し、特に、低温時に電池を昇温することができる電気自動車用電池のヒートアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車用電池のヒートアップ装置については、特開平６−２３１８０７号公報記載の「電気自動車のバッテリ加温装置」が知られている。
【０００３】
このものは、暖房システムを構成する燃焼式ヒータの周囲に複数の電池（バッテリ）を配置し、暖房に供給されなかった排熱をトレイ及び断熱材によって形成された室を介して電池に伝達するように構成されている。こうして、燃焼式ヒータの排熱を電池の加熱のために利用でき、この結果、電池の性能低下を防止することができ、さらに、電池の一充電当たりの走行距離を寒冷地においても伸ばすことができるという利点を有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気自動車のバッテリ加温装置にあっては、電池の外部から熱を加えて電池を昇温させる構造になっているため、電気自動車等に用いる大型の電池の場合には、電池内部まで昇温するのに時間がかかるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる電気自動車用電池のヒートアップ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、電気自動車に搭載され、電力を供給するための電池の温度を昇温する電気自動車用電池のヒートアップ装置であって、前記電池の温度を検出する温度検出手段と、車両を駆動するためのモータに電源を供給制御するモータコントローラと、検出温度が内部インピーダンスが上昇して出力が低下する低温度である場合には、前記モータコントローラに要求される要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御する制御手段とを有することを要旨とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記制御手段は、前記出力電流として、電池から出力可能な最大電流を流すように制御することを要旨とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記電池に発電電力を供給するためのジェネレータを駆動するエンジンと、エンジンからの排気ガスを還元触媒を介して無害ガスに変換する電熱触媒とを有し、前記制御手段は、前記電熱触媒に電力を供給して、前記要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することを要旨とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、車室内の空気温度を調整する空気調整装置を有し、前記制御手段は、前記空気調整装置に電力を供給して、前記要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することを要旨とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明において、車両固有のキーにより車両が解錠されたことを検出する解錠検出手段、又は、設定された時刻を通知するタイマ手段、又は、操作情報を入力する入力手段を有し、前記制御手段は、前記解錠検出手段、又は、前記タイマ手段、又は、前記入力手段のうち少なくとも一つから指示があった場合に、前記検出温度が内部インピーダンスが上昇して出力が低下する低温度であるときには、前記モータコントローラに要求される要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することを要旨とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、電池の温度を検出し、検出温度が内部インピーダンスが上昇して出力が低下する低温度である場合には、モータコントローラに要求される要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することで、電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００１４】
また、請求項２記載の本発明によれば、出力電流として、電池から出力可能な最大電流を流すように制御することで、電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００１５】
また、請求項３記載の本発明によれば、電池に発電電力を供給するためのジェネレータをエンジンにより駆動し、エンジンからの排気ガスを還元触媒を介して電熱触媒により無害ガスに変換するようにしておき、電熱触媒に電力を供給して、要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することで、電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の本発明によれば、車室内の空気温度を調整する空気調整装置を用意し、空気調整装置に電力を供給して、要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することで、電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００１７】
また、請求項５記載の本発明によれば、車両固有のキーにより車両が解錠されたことを検出する解錠検出手段、又は、設定された時刻を通知するタイマ手段、又は、操作情報を入力する入力手段を用意し、解錠検出手段、又は、タイマ手段、又は、入力手段のうち少なくとも一つから指示があった場合に、検出温度が内部インピーダンスが上昇して出力が低下する低温度であるときには、モータコントローラに要求される要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することで、電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車用電池のヒートアップ装置が適応可能なハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、ハイブリッド型電気自動車は、リチウムイオン電池からなる組電池１と、組電池１の温度を検出する温度センサ３と、キーＳＷ１がオンしたときに始動して組電池の放電を制御する放電制御コントローラ５と、エンジン９の回転に応じて電力を発電して組電池１及びモータ１９に供給するジェネレータ７と、エンジン９から排気パイプ１１を介して排気される排気ガスを還元触媒を介して無害ガスに変換する電熱触媒１３と、車両を駆動するためのモータ１９に組電池１からの電源を供給制御するコントローラ１７とから構成される。
なお、電熱触媒１３は、一般に、排気ガス中の一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣ，窒素酸化物ＮＯX 等を還元触媒の作用によって二酸化炭素ＣＯ2 ，水蒸気Ｈ2 Ｏ，窒素Ｎ2 に還元して浄化した後に、排気するものである。
【００２２】
次に、図２を参照しつつ、ハイブリッド型電気自動車の動作を説明する。
まず、キーＳＷ１がオンされて放電制御コントローラ５が始動する。ここで、温度センサ３から出力される組電池１の温度が規定温度より低いときには、通電ケーブル１５を介して電源が電熱触媒１３に供給されて加熱される。
【００２３】
このとき、組電池１から放電制御コントローラ５を介して電熱触媒１３に大きな電流Ｉが供給されるので、組電池１の内部で発生する熱量Ｑは、組電池１のインピーダンスＲ（ｔ）から、
Ｑ∝Ｉ2 Ｒ（ｔ）
となる。なお、リチウムイオン電池は、低温時に内部インピーダンスが上昇して出力が低下するような温度特性を有している。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、通常のリチウムイオン電池の放電終止電圧をＶ′としたとき、単セル平均において、放電制御コントローラ５は放電終止電圧Ｖ′までの定電圧放電制御を行う。
ここで、リチウムイオン電池の端子間電圧Ｖ（ｔ）と、放電終止電圧Ｖ′とから降下電圧ΔＶを求めると、
ΔＶ＝Ｖ（ｔ）−Ｖ′
となる。なお、リチウムイオン電池における通常の放電終止電圧Ｖ′は、２．５Ｖである。
【００２５】
このときにリチウムイオン電池に流れる電流Ｉは、インピーダンスＲ（ｔ）から、
Ｉ＝ΔＶ／Ｒ（ｔ）
となる。電流Ｉは、図２（ｂ）に示すように、時間とともに増加するように変化する。
また、このときのリチウムイオン電池内での発熱量Ｑは、
Ｑ∝Ｉ2 Ｒ（ｔ）＝（ΔＶ）2 ／Ｒ（ｔ）
となる。発熱量Ｑは、図２（ｃ）に示すように、時間とともに増加するように変化する。
【００２６】
一方、電熱触媒１３での発熱量Ｑ′は、
Ｑ′∝Ｖ′×（Ｖ（ｔ）−Ｖ′）／Ｒ（ｔ）
となり、電熱触媒１３では約１０秒以内に速やかな温度上昇が得られる。
【００２７】
この結果、直ちにエンジン９を始動させても電熱触媒１３からは有害成分を排出することなく、エンジン９の回転に基づいて行われるジェネレータ７による発電電流と、組電池１による電流とから、車両の駆動に必要な電流量をモータ１９に供給することができる。
【００２８】
このように、組電池の温度を温度センサ３で検出し、検出温度が所定値以下である場合には、組電池に要求される要求電流よりも大きな組電池の出力電流を流すように放電制御コントローラ５で制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても組電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００２９】
また、組電池に発電電力を供給するためのジェネレータをエンジンにより駆動し、エンジンからの排気ガスを還元触媒を介して電熱触媒により無害ガスに変換するようにしておき、電熱触媒に電力を供給して、要求電流よりも大きな組電池の出力電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても組電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００３０】
また、出力電流として、組電池から出力可能な最大電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても組電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
本実施の形態は、第１の実施の形態に示すハイブリッド型電気自動車に、空気調整を行うエアコン２１を付加したことを特徴とする。
【００３２】
組電池１の放電時に、コントローラ１７を介してモータ１９に電力を供給しても、十分に電池温度が上昇しない場合には、エアコン２１にも放電制御コントローラ５を介して電力を供給することで、さらに、組電池の放電電流を増加させている。
【００３３】
このように、車室内の空気温度を調整するエアコンを用意し、エアコンに電力を供給して、要求電流よりも大きな組電池の出力電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図４は、リチウムイオン電池が単セル平均の場合に、通常放電時の終止電圧Ｖ′と、極低温時の終止電圧Ｖ″とを表す図である。
図４に示すように、通常放電時の終止電圧Ｖ′は例えば２．５Ｖとなり、極低温時の終止電圧Ｖ″は例えば１．５Ｖとなるので、第１の実施の形態において説明したように、リチウムイオン電池の端子間電圧Ｖ（ｔ）と、放電終止電圧Ｖ″とから降下電圧ΔＶを求めると、
ΔＶ＝Ｖ（ｔ）−Ｖ″
となる。
【００３５】
このときに、放電制御コントローラ５は放電終止電圧Ｖ″までの定電圧放電制御を行うようにすればよい。
また、このときにリチウムイオン電池に流れる電流Ｉは、リチウムイオン電池のインピーダンスＲ（ｔ）から、
Ｉ＝ΔＶ／Ｒ（ｔ）
となる。
【００３６】
また、このときのリチウムイオン電池内での発熱量Ｑは、

Figure 0004120025
となる。そこで、放電制御コントローラ５は、リチウムイオン電池内での発熱量Ｑが最大になるように放電制御を行うようにすればよい。
このように、出力電流として、組電池から出力可能な最大電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
第１の実施の形態においては、キーＳＷ１がオンされて放電制御コントローラ５を始動するように構成しているが、本実施の形態においては、このような場合にのみ限定することがない。即ち、例えば車両ドアのキーシリンダにキーが挿入されて解錠された場合や、タイマに時刻設定をしておき設定時刻になった場合や、車室内からリモコンによる操作が入力された場合等には、放電制御コントローラ５を始動するように構成すればよい。
【００３８】
車両ドアのキーシリンダにキーが挿入されて解錠された場合や、タイマに時刻設定をしておき設定時刻になった場合や、車室内からリモコンによる操作が入力された場合に、温度センサ３から出力される組電池１の温度が所定温度より低いときには、組電池１から放電制御コントローラ５を介して電熱触媒１３に大きな電流Ｉが供給されるので、組電池１の内部で発生する熱量Ｑは、組電池１のインピーダンスＲ（ｔ）から、組電池１の内部で発生する熱量Ｑは、
Ｑ∝Ｉ2 Ｒ（ｔ）
となる。
【００３９】
このように、解錠検出、又は、タイマ、又は、リモコンのうち少なくとも一つから指示があった場合に、検出温度が所定値以下であるときには、組電池に要求される要求電流よりも大きな組電池の出力電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００４０】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態に係るハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態に示すハイブリッド型電気自動車に排気ガスセンサ２５を付加したことを特徴とする。
【００４１】
排気ガスセンサ２５は、一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣ，窒素酸化物ＮＯX 等の排気ガスの濃度を検出するセンサであり、自動的にエンジン９が始動した場合でも、排気ガスセンサ２５によって規定値の排気ガス濃度が検出されたときには、組電池１から放電制御コントローラ５を介して電熱触媒１３に大きな電流Ｉが供給されるので、組電池１の内部で発生する熱量Ｑは、組電池１のインピーダンスＲ（ｔ）から、
Ｑ∝Ｉ2 Ｒ（ｔ）
となる。
【００４２】
この結果、エンジン９が自動的に始動しても電熱触媒１３からは有害成分を排出することなく、エンジン９の回転に基づいて行われるジェネレータ７による発電電流と、組電池１による電流とから、車両の駆動に必要な電流量をモータ１９に供給することができる。
【００４３】
このように、エンジンから排気される排気ガスの濃度を検出し、排気ガスの濃度が規定値以上の場合には、電熱触媒に電力を供給して、要求電流よりも大きな組電池の出力電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【００４４】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明の第６の実施の形態に係る電気自動車用電池のヒートアップ装置が適応可能なハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
図６に示すように、ハイブリッド型電気自動車は、リチウムイオン電池からなる組電池５１と、組電池５１の温度を検出する温度センサ５３と、組電池５１の端子間電圧を検出する電圧センサ５５と、温度センサ５３及び電圧センサ５５からの検出結果に基づいて低温時の出力を制御する低温時出力制御部５７と、車両を駆動するためのモータ６１に組電池５１からの電源を供給制御するコントローラ５９とから構成される。
【００４５】
次に、図７を参照しつつ、ハイブリッド型電気自動車の動作を説明する。なお、図７（ａ）は、電池インピーダンスの温度特性を示す図であり、図７（ｂ）は、組電池の最大出力の温度特性を示す図である。
図７（ａ）に示すように、組電池５１の温度が低くなるに従ってインピーダンスＲ（Ｔ）が大きくなる。このため、図７（ｂ）に示すように、放電終了電圧まで限った時に、インピーダンスＲ（Ｔ）に制限を受けるので、最大出力Ｐは各温度で相違して決まる。
【００４６】
低温時出力制御部５７では、例えば図８（ａ）に示すようなアクセルペダルの踏み込み量等から決定される出力要求ＰD と、最大出力との温度ｔに関する出力比ｒ（ｔ）を、
ｒ（ｔ）＝要求出力ＰD ／最大出力Ｐ
として求める。
【００４７】
この出力比ｒ（ｔ）に基づいて、図８（ｂ）に示すように、最大出力Ｐをモータ６１から得るように、低温時出力制御部５７はコントローラ５９を制御する。なお、図８（ｂ）に示す波形（イ）の拡大図を図８（ｃ）に示す。
この結果、全体で、
｛∫ｄｔ／ｒ（ｔ）｝／∫ｄｔ
の比で組電池の発熱が最大に増加することになる。
【００４８】
このように、出力電流として、組電池から出力可能な最大電流を流すように制御することで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
また、図９に示すように、コントローラ５９に蓄電体Ｃを付加してもよい。図１０（ａ）に示すように、要求出力値が０となる時点（ロ）の場合にも、組電池５１とこの蓄電体Ｃとの間で、図１０（ｂ）に示すように、充放電を行わせ、常時、組電池５１に発熱させることができる。
【００４９】
（第７の実施の形態）
図１１は、本発明の第７の実施の形態に係る電気自動車用電池のヒートアップ装置が適応可能なハイブリッド型電気自動車の一部の構成を示す図であり、コントローラやモータ等の構成は負荷７７として代表して記載するものである。
図１１に示すように、ハイブリッド型電気自動車は、リチウムイオン電池からなる１対の組電池７１，７３と、組電池７１，７３の温度をそれぞれ検出する温度センサ７２，７４と、並列に配置された１対の組電池７１，７３の間で充放電するとともに負荷７７に電源を供給するインバータ７５と、発熱時のインバータ７５を空冷するブロア７９，８１と、ブロア７９，８１によって送風された熱風を車室内に送風するエアコン８３とから構成されている。
【００５０】
組電池７１，７３の温度をそれぞれ温度センサ７２，７４を用いて検出し、少なくとも一つの温度センサが所定値よりも低温の場合には、並列に配置された１対の組電池７１，７３の間でインバータ７５を介して充放電を行わせることで、組電池の温度を上昇させることができる。
また、この時ブロア７９，８１を回転させてインバータ７５で発生した熱をエアコン８３を介して車室内に送風するようにしてもよい。
【００５１】
このように、電気自動車に搭載される１対の組電池の温度を検出し、１対の組電池のうち少なくとも一方の電池温度が所定値よりも低温の場合には、この１対の組電池の間で充放電するようにインバータを動作させることで、組電池の温度を昇温するようにしているので、寒冷地においても電池内部まで敏速に昇温することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車用電池のヒートアップ装置が適応可能なハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
【図２】リチウムイオン電池の放電終止電圧を表す図（ａ）であり、電流Ｉの変化を表す図（ｂ）であり、発熱量を表す図（ｃ）である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
【図４】リチウムイオン電池が単セル平均の場合に、通常放電時の終止電圧Ｖ′と、極低温時の終止電圧Ｖ″とを表す図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係るハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る電気自動車用電池のヒートアップ装置が適応可能なハイブリッド型電気自動車のシステム構成を示す図である。
【図７】電池インピーダンスの温度特性を示す図（ａ）であり、電池の最大出力の温度特性を示す図（ｂ）である。
【図８】アクセルペダルの踏み込み量等から決定される要求出力ＰD を表す図（ａ）であり、最大出力Ｐを表す図（ｂ）であり、波形（イ）の拡大図（ｃ）である。
【図９】コントローラ５９に蓄電体Ｃを付加したことを表す図である。
【図１０】要求出力に対応する電流波形（ａ）であり、蓄電体Ｃの電気量波形（ｂ）である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る電気自動車用電池のヒートアップ装置が適応可能なハイブリッド型電気自動車の一部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 組電池
３ 温度センサ
５ 放電制御コントローラ
１３ 電熱触媒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric vehicle battery heat-up device, and more particularly to an electric vehicle battery heat-up device capable of raising the temperature of the battery at low temperatures.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electric vehicle battery heat-up device, an “electric vehicle battery heating device” described in JP-A-6-231807 has been known.
[0003]
In this device, a plurality of batteries (batteries) are arranged around a combustion heater constituting a heating system, and exhaust heat that is not supplied to the heating is transmitted to the batteries through a chamber formed by a tray and a heat insulating material. It is configured as follows. In this way, the exhaust heat of the combustion heater can be used for heating the battery. As a result, the battery performance can be prevented from being lowered, and the travel distance per charge of the battery can be extended even in a cold region. It has the advantage of being able to.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional battery heating device for an electric vehicle has a structure in which heat is applied from the outside of the battery to raise the temperature of the battery. Therefore, in the case of a large battery used for an electric vehicle or the like, the battery There was a problem that it took time to raise the temperature to the inside.
[0005]
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a heat-up device for a battery for an electric vehicle that can quickly raise the temperature of the battery even in a cold region.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is an electric vehicle battery heat-up device that is mounted on an electric vehicle and raises the temperature of the battery for supplying electric power, and the temperature of the battery a temperature detecting means for detecting a motor controller for supplying control power to the motor for driving the vehicle, when the output detection temperature is the internal impedance rises and the low temperature decreases, the motor controller The gist of the invention is to have control means for controlling the battery output current to flow larger than the required current.
[0007]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 2 is characterized in that the control means performs control so that a maximum current that can be output from a battery flows as the output current.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 3 is an engine that drives a generator for supplying generated power to the battery, and an electrothermal catalyst that converts exhaust gas from the engine into harmless gas via a reduction catalyst. The control means is configured to supply power to the electrothermal catalyst so as to control the output current of the battery larger than the required current.
[0009]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 has an air conditioner that adjusts the air temperature in the passenger compartment, and the control means supplies electric power to the air conditioner, from the required current. The main point is to control the output current of a large battery to flow.
[0010]
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 5 is the unlock detection means for detecting that the vehicle is unlocked by the vehicle-specific key or the set time in the invention according to claim 1. Timer means for notifying operation information or input means for inputting operation information, and the control means receives an instruction from at least one of the unlock detection means, the timer means, or the input means. When the detected temperature is a low temperature at which the internal impedance increases and the output decreases , the control is performed so that the output current of the battery is larger than the required current required for the motor controller. To do.
[0013]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the temperature of the battery is detected and the detected temperature is a low temperature at which the internal impedance increases and the output decreases , the detected current is larger than the required current required for the motor controller. By controlling so that the output current of the battery flows, the temperature of the battery is raised, so that the temperature can be quickly raised even inside the battery even in a cold region.
[0014]
Further, according to the present invention, the temperature of the battery is raised by controlling the maximum current that can be output from the battery as the output current. The temperature can be quickly raised to the inside of the battery.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, the generator for supplying generated power to the battery is driven by the engine, and the exhaust gas from the engine is converted into a harmless gas by the electrothermal catalyst via the reduction catalyst. In addition, the temperature of the battery is raised by controlling the supply of electric power to the electrothermal catalyst so that the output current of the battery is larger than the required current. The temperature can be raised quickly.
[0016]
According to the fourth aspect of the present invention, an air conditioner that adjusts the air temperature in the passenger compartment is prepared, and power is supplied to the air conditioner so that a battery output current larger than the required current flows. Since the temperature of the battery is raised by controlling to, the temperature inside the battery can be raised quickly even in a cold region.
[0017]
Further, according to the present invention, the unlock detection means for detecting that the vehicle is unlocked by the vehicle-specific key, the timer means for notifying the set time, or the operation information is provided. When the input means for input is prepared and there is an instruction from at least one of the unlock detection means, the timer means, or the input means, the detected temperature increases at low internal temperature and the output decreases. In such a case, the temperature of the battery is raised by controlling the battery output current to flow larger than the current demanded by the motor controller. The temperature can be raised.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle to which the electric vehicle battery heat-up device according to the first embodiment of the present invention can be applied.
[0021]
As shown in FIG. 1, the hybrid electric vehicle includes an assembled battery 1 made of a lithium ion battery, a temperature sensor 3 that detects the temperature of the assembled battery 1, and a battery that starts when the key SW1 is turned on and discharges the assembled battery. A discharge control controller 5 for controlling the engine 9, a generator 7 that generates electric power according to the rotation of the engine 9 and supplies it to the assembled battery 1 and the motor 19, and exhaust gas exhausted from the engine 9 through the exhaust pipe 11 is reduced. It comprises an electrothermal catalyst 13 that converts to a harmless gas through a catalyst, and a controller 17 that controls the supply of power from the assembled battery 1 to a motor 19 for driving the vehicle.
In general, the electrothermal catalyst 13 reduces carbon monoxide CO, hydrocarbon HC, nitrogen oxide NO x and the like in the exhaust gas to carbon dioxide CO 2 , water vapor H 2 O, and nitrogen N 2 by the action of the reduction catalyst. After purifying and exhausting.
[0022]
Next, the operation of the hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG.
First, the key SW1 is turned on and the discharge controller 5 is started. Here, when the temperature of the assembled battery 1 output from the temperature sensor 3 is lower than the specified temperature, the power is supplied to the electrothermal catalyst 13 via the energizing cable 15 and heated.
[0023]
At this time, since a large current I is supplied from the assembled battery 1 to the electrothermal catalyst 13 via the discharge controller 5, the amount of heat Q generated inside the assembled battery 1 is calculated from the impedance R (t) of the assembled battery 1.
Q∝I 2 R (t)
It becomes. The lithium ion battery has a temperature characteristic that the internal impedance increases and the output decreases at low temperatures.
[0024]
As shown in FIG. 2A, when the discharge end voltage of a normal lithium ion battery is V ′, the discharge controller 5 performs constant voltage discharge control up to the discharge end voltage V ′ in the single cell average.
Here, when the drop voltage ΔV is obtained from the terminal voltage V (t) of the lithium ion battery and the discharge end voltage V ′,
ΔV = V (t) −V ′
It becomes. The normal discharge end voltage V ′ in the lithium ion battery is 2.5V.
[0025]
At this time, the current I flowing through the lithium ion battery is determined from the impedance R (t),
I = ΔV / R (t)
It becomes. As shown in FIG. 2B, the current I changes so as to increase with time.
The calorific value Q in the lithium ion battery at this time is
Q∝I 2 R (t) = (ΔV) 2 / R (t)
It becomes. The calorific value Q changes so as to increase with time as shown in FIG.
[0026]
On the other hand, the calorific value Q ′ at the electrothermal catalyst 13 is:
Q′∝V ′ × (V (t) −V ′) / R (t)
Thus, in the electrothermal catalyst 13, a rapid temperature rise can be obtained within about 10 seconds.
[0027]
As a result, even if the engine 9 is started immediately, no harmful components are discharged from the electrothermal catalyst 13, and the generated current from the generator 7 based on the rotation of the engine 9 and the current from the assembled battery 1 are used. The amount of current necessary for driving can be supplied to the motor 19.
[0028]
As described above, the temperature of the assembled battery is detected by the temperature sensor 3, and when the detected temperature is equal to or lower than the predetermined value, the discharge control is performed so that the output current of the assembled battery is larger than the required current required for the assembled battery. Since the temperature of the assembled battery is raised by controlling with the controller 5, the temperature can be quickly raised to the inside of the assembled battery even in a cold region.
[0029]
In addition, a generator for supplying generated power to the assembled battery is driven by the engine, and the exhaust gas from the engine is converted into harmless gas by the electrothermal catalyst via the reduction catalyst, and power is supplied to the electrothermal catalyst. Therefore, the temperature of the assembled battery is raised by controlling so that the output current of the assembled battery that is larger than the required current flows, so that the temperature can be quickly raised to the inside of the assembled battery even in a cold region. it can.
[0030]
In addition, since the temperature of the assembled battery is raised by controlling the maximum current that can be output from the assembled battery as the output current, the temperature is quickly raised to the inside of the assembled battery even in a cold region. be able to.
[0031]
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle according to the second embodiment of the present invention.
The present embodiment is characterized in that an air conditioner 21 that performs air conditioning is added to the hybrid electric vehicle shown in the first embodiment.
[0032]
If the battery temperature does not rise sufficiently even when power is supplied to the motor 19 via the controller 17 when the battery pack 1 is discharged, the power is also supplied to the air conditioner 21 via the discharge controller 5. Furthermore, the discharge current of the assembled battery is increased.
[0033]
In this way, by preparing an air conditioner that adjusts the air temperature in the passenger compartment, supplying power to the air conditioner and controlling the output current of the assembled battery to flow larger than the required current, the temperature of the assembled battery is increased. Since the temperature is set to be high, the temperature can be quickly raised even inside the battery even in a cold region.
[0034]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a final voltage V ′ at the time of normal discharge and a final voltage V ″ at a very low temperature when the lithium ion battery has a single cell average.
As shown in FIG. 4, the final voltage V ′ at the time of normal discharge is 2.5 V, for example, and the final voltage V ″ at the extremely low temperature is 1.5 V, for example. As described in the first embodiment, When the drop voltage ΔV is obtained from the voltage V (t) between the terminals of the lithium ion battery and the discharge end voltage V ″,
ΔV = V (t) −V ″
It becomes.
[0035]
At this time, the discharge controller 5 may perform constant voltage discharge control up to the discharge end voltage V ″.
In addition, the current I flowing through the lithium ion battery at this time is derived from the impedance R (t) of the lithium ion battery.
I = ΔV / R (t)
It becomes.
[0036]
The calorific value Q in the lithium ion battery at this time is
Figure 0004120025
It becomes. Therefore, the discharge controller 5 may perform the discharge control so that the calorific value Q in the lithium ion battery is maximized.
In this way, the temperature of the assembled battery is raised by controlling the maximum current that can be output from the assembled battery as the output current, so the temperature rises quickly even inside the battery even in cold regions. can do.
[0037]
(Fourth embodiment)
In the first embodiment, the key SW1 is turned on to start the discharge controller 5. However, the present embodiment is not limited to such a case. That is, for example, when the key is inserted into the key cylinder of the vehicle door and unlocked, when the time is set in the timer and the set time comes, or when an operation from the remote control is input from the passenger compartment May be configured to start the discharge controller 5.
[0038]
When the key is inserted into the key cylinder of the vehicle door and unlocked, when the time is set in the timer and the set time is reached, or when an operation from the remote control is input from the passenger compartment, the temperature sensor 3 When the temperature of the assembled battery 1 output from the battery is lower than a predetermined temperature, a large current I is supplied from the assembled battery 1 to the electrothermal catalyst 13 via the discharge controller 5, so that the amount of heat Q generated inside the assembled battery 1 The amount of heat Q generated inside the assembled battery 1 from the impedance R (t) of the assembled battery 1 is
Q∝I 2 R (t)
It becomes.
[0039]
As described above, when there is an instruction from at least one of unlock detection, timer, or remote control, when the detected temperature is equal to or lower than a predetermined value, the set current is larger than the required current required for the assembled battery. By controlling the battery output current to flow, the temperature of the assembled battery is raised, so that the temperature can be quickly raised to the inside of the battery even in a cold region.
[0040]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle according to the fifth embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that an exhaust gas sensor 25 is added to the hybrid electric vehicle shown in the first embodiment.
[0041]
The exhaust gas sensor 25 is a sensor that detects the concentration of exhaust gas such as carbon monoxide CO, hydrocarbon HC, nitrogen oxide NO x, etc. Even when the engine 9 is automatically started, the exhaust gas sensor 25 has a specified value. When the exhaust gas concentration is detected, a large current I is supplied from the assembled battery 1 to the electrothermal catalyst 13 via the discharge controller 5, so the amount of heat Q generated inside the assembled battery 1 is the impedance of the assembled battery 1. From R (t)
Q∝I 2 R (t)
It becomes.
[0042]
As a result, even if the engine 9 is automatically started, from the electric current generated by the generator 7 and the current generated by the assembled battery 1 based on the rotation of the engine 9 without discharging harmful components from the electrothermal catalyst 13, The amount of current necessary for driving the vehicle can be supplied to the motor 19.
[0043]
In this way, the exhaust gas concentration exhausted from the engine is detected, and when the exhaust gas concentration is equal to or higher than the specified value, power is supplied to the electrothermal catalyst, and the output current of the assembled battery is larger than the required current. By controlling to flow, the temperature of the assembled battery is raised, so that the temperature can be quickly raised even inside the battery even in a cold region.
[0044]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle to which the electric vehicle battery heat-up device according to the sixth embodiment of the present invention can be applied.
As shown in FIG. 6, the hybrid electric vehicle includes an assembled battery 51 made of a lithium ion battery, a temperature sensor 53 that detects the temperature of the assembled battery 51, and a voltage sensor 55 that detects a voltage between terminals of the assembled battery 51. , A low temperature output control unit 57 for controlling the output at low temperature based on the detection results from the temperature sensor 53 and the voltage sensor 55, and a controller for controlling the supply of power from the assembled battery 51 to the motor 61 for driving the vehicle. 59.
[0045]
Next, the operation of the hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a diagram illustrating the temperature characteristics of the battery impedance, and FIG. 7B is a diagram illustrating the temperature characteristics of the maximum output of the assembled battery.
As shown in FIG. 7A, the impedance R (T) increases as the temperature of the assembled battery 51 decreases. For this reason, as shown in FIG. 7B, when the discharge end voltage is limited, the impedance R (T) is limited, so the maximum output P is determined differently at each temperature.
[0046]
In the low temperature output control unit 57, for example, an output ratio r (t) related to the temperature t between the output request PD determined from the accelerator pedal depression amount and the like as shown in FIG.
r (t) = requested output PD / maximum output P
Asking.
[0047]
Based on the output ratio r (t), the low temperature output control unit 57 controls the controller 59 so as to obtain the maximum output P from the motor 61 as shown in FIG. An enlarged view of the waveform (A) shown in FIG. 8B is shown in FIG.
As a result, overall,
{∫dt / r (t)} / ∫dt
In this ratio, the heat generation of the assembled battery is maximized.
[0048]
In this way, the temperature of the assembled battery is raised by controlling the maximum current that can be output from the assembled battery as the output current, so the temperature rises quickly even inside the battery even in cold regions. can do.
Further, as shown in FIG. 9, a power storage unit C may be added to the controller 59. As shown in FIG. 10 (a), even when the required output value is 0 (b), charging is performed between the assembled battery 51 and the battery C as shown in FIG. 10 (b). Discharge is performed, and the assembled battery 51 can always generate heat.
[0049]
(Seventh embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a part of a hybrid electric vehicle to which the electric vehicle battery heat-up device according to the seventh embodiment of the present invention can be applied. 77 as a representative.
As shown in FIG. 11, the hybrid electric vehicle is arranged in parallel with a pair of assembled batteries 71 and 73 made of lithium ion batteries, and temperature sensors 72 and 74 for detecting the temperatures of the assembled batteries 71 and 73, respectively. An inverter 75 that charges and discharges between the pair of assembled batteries 71 and 73 and supplies power to the load 77, a blower 79 and 81 that air-cools the inverter 75 during heat generation, and hot air blown by the blowers 79 and 81 And an air conditioner 83 for blowing air into the passenger compartment.
[0050]
When the temperatures of the assembled batteries 71 and 73 are detected using the temperature sensors 72 and 74, respectively, and at least one temperature sensor has a temperature lower than a predetermined value, the pair of assembled batteries 71 and 73 arranged in parallel The temperature of the assembled battery can be raised by charging / discharging through the inverter 75 in between.
At this time, the blowers 79 and 81 may be rotated so that the heat generated by the inverter 75 is blown into the vehicle interior via the air conditioner 83.
[0051]
As described above, the temperature of the pair of assembled batteries mounted on the electric vehicle is detected, and when the temperature of at least one of the pair of assembled batteries is lower than a predetermined value, the pair of assembled batteries. Since the temperature of the assembled battery is raised by operating the inverter so as to be charged and discharged between, the temperature inside the battery can be raised quickly even in a cold region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle to which the battery heating apparatus for an electric vehicle according to the first embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2A is a diagram showing a discharge end voltage of a lithium ion battery, FIG. 2B is a diagram showing a change in current I, and FIG. 2C is a diagram showing a calorific value;
FIG. 3 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an end voltage V ′ at the time of normal discharge and an end voltage V ″ at a very low temperature when the lithium ion battery has a single cell average.
FIG. 5 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a system configuration of a hybrid electric vehicle to which a heat-up device for an electric vehicle battery according to a sixth embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 7A is a diagram showing temperature characteristics of battery impedance, and FIG. 7B is a diagram showing temperature characteristics of the maximum output of the battery.
FIG. 8 is a diagram (a) showing a required output PD determined from an accelerator pedal depression amount, etc., a diagram (b) showing a maximum output P, and an enlarged view (c) of a waveform (A). .
9 is a diagram showing that a power storage unit C is added to the controller 59. FIG.
10 is a current waveform (a) corresponding to the required output, and is an electric quantity waveform (b) of the battery C. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a partial configuration of a hybrid electric vehicle to which the electric vehicle battery heat-up device according to the seventh embodiment of the present invention can be applied.
[Explanation of symbols]
1 assembled battery 3 temperature sensor 5 discharge controller 13 electrothermal catalyst

Claims (5)

電気自動車に搭載され、電力を供給するための電池の温度を昇温する電気自動車用電池のヒートアップ装置であって、
前記電池の温度を検出する温度検出手段と、
車両を駆動するためのモータに電源を供給制御するモータコントローラと、
検出温度が内部インピーダンスが上昇して出力が低下する低温度である場合には、前記モータコントローラに要求される要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御する制御手段とを有することを特徴とする電気自動車用電池のヒートアップ装置。An electric vehicle battery heat-up device that is mounted on an electric vehicle and raises the temperature of the battery for supplying electric power,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the battery;
A motor controller for controlling the supply of power to a motor for driving the vehicle;
Control means for controlling the output current of the battery to flow larger than the required current required for the motor controller when the detected temperature is a low temperature where the internal impedance increases and the output decreases. An electric vehicle battery heat-up device. 前記制御手段は、
前記出力電流として、電池から出力可能な最大電流を流すように制御することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電池のヒートアップ装置。The control means includes
The electric vehicle battery heat-up device according to claim 1, wherein the output current is controlled so as to flow a maximum current that can be output from the battery. 前記電池に発電電力を供給するためのジェネレータを駆動するエンジンと、
エンジンからの排気ガスを還元触媒を介して無害ガスに変換する電熱触媒とを有し、
前記制御手段は、
前記電熱触媒に電力を供給して、前記要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電池のヒートアップ装置。An engine for driving a generator for supplying generated power to the battery;
An electrothermal catalyst that converts exhaust gas from the engine into harmless gas via a reduction catalyst,
The control means includes
2. The electric vehicle battery heat-up device according to claim 1, wherein electric power is supplied to the electrothermal catalyst so that an output current of the battery larger than the required current flows. 3. 車室内の空気温度を調整する空気調整装置を有し、
前記制御手段は、
前記空気調整装置に電力を供給して、前記要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電池のヒートアップ装置。An air conditioning device that regulates the air temperature in the passenger compartment;
The control means includes
2. The electric vehicle battery heat-up device according to claim 1, wherein power is supplied to the air conditioner to control a battery output current larger than the required current. 3. 車両固有のキーにより車両が解錠されたことを検出する解錠検出手段、又は、設定された時刻を通知するタイマ手段、又は、操作情報を入力する入力手段を有し、
前記制御手段は、前記解錠検出手段、又は、前記タイマ手段、又は、前記入力手段のうち少なくとも一つから指示があった場合に、前記検出温度が内部インピーダンスが上昇して出力が低下する低温度であるときには、前記モータコントローラに要求される要求電流よりも大きな電池の出力電流を流すように制御することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電池のヒートアップ装置。An unlock detection means for detecting that the vehicle is unlocked by a vehicle-specific key, a timer means for notifying a set time, or an input means for inputting operation information,
The control means is a low temperature at which the detected temperature rises due to an increase in internal impedance when instructed by at least one of the unlock detection means, the timer means, or the input means. 2. The electric vehicle battery heat-up device according to claim 1, wherein when the temperature is high, the battery output current is controlled to flow larger than the required current required for the motor controller .
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