JP4548343B2 - Battery control device, electric vehicle, and charging / discharging power determination method - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池を電源とするモータを駆動源として備える車両に関する。 The present invention relates to a vehicle including a motor that uses a secondary battery as a power source as a drive source.
車両の駆動源になるモータの電源の役割をするバッテリーは、一般に二次電池が用いられる。二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池が用いられる。このような二次電池は、充放電時の主として負極の膨張により電池内圧が上昇するので、充放電サイクルごとに内圧が徐々に高くなることが知られている。 In general, a secondary battery is used as a battery that serves as a power source of a motor serving as a driving source of the vehicle. For example, a nickel metal hydride battery is used as the secondary battery. In such secondary batteries, it is known that the internal pressure gradually increases with each charge / discharge cycle because the internal pressure of the battery rises mainly due to expansion of the negative electrode during charge / discharge.
特許文献1には、二次電池の内圧を調整するための開閉弁を二次電池の筐体に設け、その開閉弁を電池内圧が所定圧力を超えると開き、所定圧力以下の圧力で閉じるように制御することで、繰り返し充放電による電池内圧上昇を抑え、電池寿命を増大させることが開示されている。 In Patent Document 1, an open / close valve for adjusting the internal pressure of the secondary battery is provided in the casing of the secondary battery, and the open / close valve is opened when the internal pressure of the battery exceeds a predetermined pressure and closed at a pressure equal to or lower than the predetermined pressure. It is disclosed that control of the internal pressure suppresses an increase in the internal pressure of the battery due to repeated charge and discharge and increases the battery life.
ところで、大気圧が低い高地を車両が走行する場合、大気圧が低いために、二次電池に設けられた開閉弁が開く際の電池内圧が、予め想定した所定圧力より低くなることがあり、無用に開閉弁の開閉が行われるおそれがある。 By the way, when the vehicle travels in a high altitude with low atmospheric pressure, the atmospheric pressure is low, so the battery internal pressure when the on-off valve provided in the secondary battery opens may be lower than the predetermined pressure assumed in advance. There is a risk that the on-off valve may be opened and closed unnecessarily.
特許文献2では、二次電池の充電状態(以下、SOC(State Of Charge)とも称す)の判定値を、大気圧に応じて設定することが開示されている。 Patent Document 2 discloses that a determination value of a state of charge of a secondary battery (hereinafter also referred to as SOC (State Of Charge)) is set according to atmospheric pressure.
しかし、特許文献2では、大気圧の変化が二次電池の開閉弁の開閉に影響を与えることは考慮されていない。 However, Patent Document 2 does not consider that the change in atmospheric pressure affects the opening / closing of the opening / closing valve of the secondary battery.
本発明は、大気圧の変化によって、二次電池に設けられた開閉弁が開く際の電池内圧が、予め想定した所定圧力より低くなることで、無用に開閉弁の開閉が行われることを防止する。 The present invention prevents the on-off valve from being opened and closed unnecessarily because the internal pressure of the battery when the on-off valve provided in the secondary battery opens due to a change in atmospheric pressure is lower than a predetermined pressure assumed in advance. To do.
本発明に係る電池制御装置は、電気自動車の駆動用モータの電源として利用される二次電池の充電状態を検知する充電状態検知部と、前記二次電池の電池温度を検知する電池温度検知部と、前記二次電池近傍の大気圧を検知する大気圧検知部と、前記充電状態と前記電池温度と前記大気圧とに基づいて、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定する充放電電力決定部と、を備えることを特徴とする。 A battery control device according to the present invention includes a charge state detection unit that detects a charge state of a secondary battery that is used as a power source for a drive motor of an electric vehicle, and a battery temperature detection unit that detects a battery temperature of the secondary battery. And an atmospheric pressure detector for detecting an atmospheric pressure in the vicinity of the secondary battery, and a maximum charging power or a maximum discharging power allowed by the secondary battery based on the charging state, the battery temperature, and the atmospheric pressure. And a charge / discharge power determining unit for determining.
本発明の1つの態様によれば、前記充放電電力決定部は、充電状態と電池温度と大気圧との関係が示される参照マップを参照して、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, the charging / discharging power determination unit refers to a reference map showing a relationship between a charging state, a battery temperature, and atmospheric pressure, or the maximum charging power allowed by the secondary battery or The maximum discharge power is determined.
本発明の1つの態様によれば、前記充放電電力決定部は、前記大気圧が低くなるにつれて二次電池の内圧上昇が抑制されるように最大充電電力もしくは最大放電電力を決定することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, the charge / discharge power determination unit determines the maximum charge power or the maximum discharge power so that an increase in internal pressure of the secondary battery is suppressed as the atmospheric pressure decreases. And
また、本発明に係る電気自動車は、少なくとも駆動源として駆動用モータと、前記駆動用モータの電源として利用される二次電池の充電状態を検知する充電状態検知部と、前記二次電池の電池温度を検知する電池温度検知部と、前記二次電池近傍の大気圧を検知する大気圧検知部と、前記充電状態と前記電池温度と前記大気圧とに基づいて、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定する充放電電力決定部と、を備えることを特徴とする。 The electric vehicle according to the present invention includes at least a driving motor as a driving source, a charging state detection unit that detects a charging state of a secondary battery used as a power source of the driving motor, and a battery of the secondary battery. The secondary battery permits based on the battery temperature detection unit for detecting the temperature, the atmospheric pressure detection unit for detecting the atmospheric pressure in the vicinity of the secondary battery, and the state of charge, the battery temperature, and the atmospheric pressure. A charge / discharge power determining unit that determines maximum charge power or maximum discharge power.
さらに、本発明に係る充放電電力決定方法は、電気自動車の駆動用モータの電源として利用される二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定する充放電電力決定方法において、前記二次電池の充電状態を検知し、前記二次電池の電池温度を検知し、前記二次電池近傍の大気圧を検知し、前記充電状態と前記電池温度と前記大気圧とに基づいて、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定することを特徴とする。 Furthermore, the charge / discharge power determination method according to the present invention is a charge / discharge power determination method for determining a maximum charge power or a maximum discharge power allowed by a secondary battery used as a power source for a drive motor of an electric vehicle. Detecting a charging state of the secondary battery, detecting a battery temperature of the secondary battery, detecting an atmospheric pressure in the vicinity of the secondary battery, and based on the charging state, the battery temperature, and the atmospheric pressure, The maximum charging power or the maximum discharging power allowed by the secondary battery is determined.
本発明によれば、大気圧が比較的低い場所では、二次電池の充放電が制限され、二次電池の内圧上昇が抑制され、二次電池に設けられた開閉弁の開閉が抑制される。 According to the present invention, in a place where the atmospheric pressure is relatively low, charging / discharging of the secondary battery is restricted, increase in the internal pressure of the secondary battery is suppressed, and opening / closing of the on-off valve provided in the secondary battery is suppressed. .
本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態と称す)について、ハイブリッド式電気自動車(以下、ハイブリッド車と称す)を例に、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、電気自動車の1つであるハイブリッド車を例に説明するが、駆動源としてモータを備える燃料電池自動車など他の電気自動車にも本実施形態は適用可能である。 A best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings, taking a hybrid electric vehicle (hereinafter referred to as a hybrid vehicle) as an example. In the present embodiment, a hybrid vehicle that is one of electric vehicles will be described as an example. However, the present embodiment can also be applied to other electric vehicles such as a fuel cell vehicle including a motor as a drive source.
図1は、本実施形態に係るハイブリッド車の概略構成を示す図である。図1において、車両ECU10は、インバータ50およびエンジン電子制御ユニット(以下、エンジンECUと称す)40を制御する。エンジンECU40は、エンジン42を制御する。また、電池電子制御ユニット(以下、電池ECU)20は、二次電池30から、電池電圧、充放電電流、電池温度、大気圧等の情報を受けて、二次電池のSOCを推定し、二次電池30が現在のSOCにおいて許容できる最大放電電力Woutおよび最大充電電力Winを決定し、決定した最大放電電力Woutや最大充電電力Win、さらに二次電池30のSOCや電池温度などの二次電池情報を車両ECU10に送信する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a hybrid vehicle according to the present embodiment. In FIG. 1, a vehicle ECU 10 controls an
二次電池30は、複数の単電池または複数の単電池を直列接続した電池モジュールを複数積層して形成される電池スタックであり、例えば、ニッケル水素電池である。また、二次電池30には、車両ECU10に送信する二次電池情報を取得するために、電池温度を測定する温度センサ32と、二次電池30の電池電圧を測定する電圧センサ34と、二次電池30の充放電電流を測定する電流センサ36と、二次電池30の近傍の大気圧を測定する気圧センサ38とが設けられている。さらに、二次電池30は、充放電時の主として負極の膨張により電池内圧が上昇するので、充放電サイクルごとに電池内圧が徐々に高くなる。そこで、その内圧を降下させるために、二次電池30には、電池内圧を降下させるために開閉弁が設けられている。開閉弁は、所定の圧力を超えると開き、該所定の圧力以下の圧力で閉じる公知のバネ式逆止弁により構成される。
The
インバータ50は、二次電池30の放電時に、二次電池30から供給される直流電流を三相の交流電流に変換し、三相の巻線を有するモータ52に三相交流電流を供給する。また、インバータ50は、二次電池30の充電時に、モータ52から供給される三相交流電流を直流電流に変換し、二次電池30に直流電流を供給する。トランスミッション60は、エンジン42やモータ52の出力を駆動輪に伝達する。
When the
車両ECU10は、エンジンECU40からのエンジン42の運転状態の情報、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、シフトレバーで設定されるシフトレンジ、電池ECU20からのSOCや最大放電電力Woutおよび最大充電電力Winなどに基づいて、エンジンECU40やインバータ50に制御命令を出力し、エンジン42やモータ52を駆動させる。
The vehicle ECU 10 receives information on the operating state of the
このように構成されたハイブリッド車が、高地などの大気圧が比較的低い場所を走行する場合、二次電池30に設けられた開閉弁が無用に開閉することがある。これにより、二次電池30の性能劣化などが早まるなどの不具合が発生するおそれがある。
When the hybrid vehicle configured in this manner travels in a place where the atmospheric pressure is relatively low, such as a high altitude, the on-off valve provided in the
そこで、本実施形態では、ハイブリッド車が走行する場所の大気圧が低くなるにつれて、電池内圧の上昇幅が小さくなるように、電池ECU20が二次電池30の最大放電電力Woutおよび最大充電電力Winを決定する。車両ECU10は、上記の通り電池ECU20から送信される最大放電電力Woutや最大充電電力Winに基づいて、インバータ50を制御する。つまり、車両ECU10は、最大放電電力Woutや最大充電電力Winの値が小さければ、二次電池30の充放電を抑制するようにインバータ50を制御する。よって、本実施形態によれば、大気圧が比較的低い場所では、二次電池30の充放電が制限され、二次電池30の内圧上昇が抑制され、二次電池30に設けられた開閉弁の開閉が抑制される。これにより、二次電池30の性能劣化などが早まるなどの不具合の発生を防止することができる。特に、電池内圧の上昇は主として充電時に発生するため、大気圧の低下に伴い、最大充電電力Winを抑制することで、二次電池30に設けられた開閉弁の開閉が抑制される。
Therefore, in the present embodiment, the
続いて、電池ECU20の最大放電電力Woutおよび最大充電電力Winの決定方法について説明する。
Next, a method for determining the maximum discharge power Wout and the maximum charge power Win of the
電池ECU20は、順次、二次電池30に設けられた各センサから送信される、電池電圧、充放電電流、電池温度、大気圧の情報を検知する。そして、電池ECU20は、電池電圧、充放電電流、電池温度に基づいて、二次電池30のSOCを決定する。さらに、電池ECU20は、SOCと電池温度と大気圧とに基づいて、最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定する。より具体的には、電池ECU20は、大気圧の大きさごとに、SOCと電池温度とをパラメータとして最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定することができる参照マップを保持し、検知した大気圧に対応する参照マップを参照して、最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定する。図2Aは、大気圧が1.0気圧の場合の参照マップを示す。電池ECU20は、大気圧が1.0気圧の場合、図2Aに示すような参照マップを参照することで、SOCと電池温度とをパラメータとして最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定することができる。
The
図2Bは、大気圧が0.8気圧の場合の参照マップ、図2Cは、大気圧が0.6気圧の場合における参照マップの一例を示す。本実施形態では、図2A〜図2Cに示すように、SOCと電池温度とが同じ値でも大気圧が低くなるについて、最大放電電力Woutや最大充電電力Winが小さくなる。よって、大気圧が比較的低い場所では、二次電池30の充放電が制限され、二次電池30の内圧上昇が抑制され、二次電池30に設けられた開閉弁の開閉が抑制される。これにより、二次電池30の性能劣化などが早まるなどの不具合の発生を防止することができる。
FIG. 2B shows an example of a reference map when the atmospheric pressure is 0.8 atmosphere, and FIG. 2C shows an example of a reference map when the atmospheric pressure is 0.6 atmosphere. In the present embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2C, the maximum discharge power Wout and the maximum charge power Win decrease as the atmospheric pressure decreases even when the SOC and the battery temperature are the same. Therefore, in a place where the atmospheric pressure is relatively low, charging / discharging of the
なお、上記では、SOCと電池温度とをパラメータとして最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定することができる参照マップを大気圧の大きさごとに電池ECU20が保持する例について説明した。しかし、電池ECU20は、例えば、図3に示すように、SOCと大気圧とをパラメータとして最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定することができる参照マップを電池温度の大きさごとに保持してもよい。このような参照マップを保持する場合でも、電池ECU20は、SOCと電池温度とが同じ値でも大気圧が低くなるについて、二次電池30の充放電が抑制されるように、最大放電電力Woutや最大充電電力Winを決定することができる。これにより、大気圧が低くなるにつれて、二次電池30に設けられた開閉弁の開閉が抑制され、二次電池30の早期の性能劣化などの不具合の発生を防止することができる。
In the above description, the example in which the
また、上記では、電池ECU20は、大気圧が低くなるにつれて、最大放電電力Woutおよび最大充電電力Winを小さい値になるように決定する例について説明した。しかし、電池内圧の上昇は主として充電時に発生するため、電池ECU20は、大気圧が低くなるにつれて、電池内圧が抑制されるように最大充電電力Winのみを抑制してもよい。
In the above description, the
10 車両ECU、20 電池ECU、30 二次電池、32 温度センサ、34 電圧センサ、36 電流センサ、38 気圧センサ、40 エンジンECU、42 エンジン、50 インバータ、52 モータ、60 トランスミッション。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記二次電池の電池温度を検知する電池温度検知部と、
前記二次電池近傍の大気圧を検知する大気圧検知部と、
前記充電状態と前記電池温度と前記大気圧とに基づいて、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定する充放電電力決定部と、
を備えることを特徴とする電池制御装置。 A charge state detection unit for detecting a charge state of a secondary battery used as a power source for a drive motor of an electric vehicle;
A battery temperature detector for detecting a battery temperature of the secondary battery;
An atmospheric pressure detector for detecting atmospheric pressure in the vicinity of the secondary battery;
A charge / discharge power determination unit that determines the maximum charge power or maximum discharge power allowed by the secondary battery based on the charge state, the battery temperature, and the atmospheric pressure;
A battery control device comprising:
前記充放電電力決定部は、充電状態と電池温度と大気圧との関係が示される参照マップを参照して、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定することを特徴とする電池制御装置。 The battery control device according to claim 1,
The charging / discharging power determining unit determines a maximum charging power or a maximum discharging power allowed by the secondary battery with reference to a reference map showing a relationship between a charging state, a battery temperature, and an atmospheric pressure. Battery control device.
前記充放電電力決定部は、前記大気圧が低くなるにつれて二次電池の内圧上昇が抑制されるように最大充電電力もしくは最大放電電力を決定することを特徴とする電池制御装置。 The battery control device according to claim 1 or 2,
The battery control device, wherein the charge / discharge power determination unit determines maximum charge power or maximum discharge power so that an increase in internal pressure of the secondary battery is suppressed as the atmospheric pressure decreases.
前記駆動用モータの電源として利用される二次電池の充電状態を検知する充電状態検知部と、
前記二次電池の電池温度を検知する電池温度検知部と、
前記二次電池近傍の大気圧を検知する大気圧検知部と、
前記充電状態と前記電池温度と前記大気圧とに基づいて、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定する充放電電力決定部と、
を備えることを特徴とする電気自動車。 At least a drive motor as a drive source;
A charge state detection unit for detecting a charge state of a secondary battery used as a power source of the drive motor;
A battery temperature detector for detecting a battery temperature of the secondary battery;
An atmospheric pressure detector for detecting atmospheric pressure in the vicinity of the secondary battery;
A charge / discharge power determination unit that determines the maximum charge power or maximum discharge power allowed by the secondary battery based on the charge state, the battery temperature, and the atmospheric pressure;
An electric vehicle comprising:
前記二次電池の充電状態を検知し、
前記二次電池の電池温度を検知し、
前記二次電池近傍の大気圧を検知し、
前記充電状態と前記電池温度と前記大気圧とに基づいて、前記二次電池が許容する最大充電電力もしくは最大放電電力を決定する、
ことを特徴とする充放電電力決定方法。 In a charge / discharge power determination method for determining the maximum charge power or maximum discharge power allowed by a secondary battery used as a power source for a drive motor of an electric vehicle,
Detecting the state of charge of the secondary battery,
Detecting the battery temperature of the secondary battery,
Detecting atmospheric pressure in the vicinity of the secondary battery,
Based on the state of charge, the battery temperature and the atmospheric pressure, the maximum charge power or maximum discharge power allowed by the secondary battery is determined.
The charge / discharge power determination method characterized by the above-mentioned.
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