JP5492055B2 - Battery protection device and battery protection method - Google Patents
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Description
本発明は、電動自動車に搭載されるバッテリが上限保護温度に到達しないように出力制御する電池保護技術に関する。 The present invention relates to a battery protection technique for performing output control so that a battery mounted on an electric automobile does not reach an upper limit protection temperature.
電動自動車(EV(Electric Vehicle)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)等)に搭載されるバッテリ(例えば、二次電池等)は、高温になることによって劣化する。そこで、バッテリの健全性を確保するために、バッテリが高温のときに、そのバッテリの抵抗発熱を抑えることを目的としてバッテリの出力を抑制する出力抑制が行われている。この出力抑制は、一般的に、測定したバッテリの温度に伝熱遅れを見込んで、バッテリの上限保護温度(例えば、50℃)よりも低い温度(例えば、45℃)から実行されている。 A battery (for example, a secondary battery or the like) mounted on an electric vehicle (EV (Electric Vehicle), PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), etc.) is deteriorated by becoming high temperature. Therefore, in order to ensure the soundness of the battery, output suppression for suppressing the output of the battery is performed for the purpose of suppressing resistance heat generation of the battery when the battery is hot. In general, this output suppression is executed from a temperature (for example, 45 ° C.) lower than the upper limit protection temperature (for example, 50 ° C.) of the battery in consideration of a heat transfer delay in the measured battery temperature.
特許文献1では、バッテリ温度の急激な上昇にともなって、バッテリの残容量があるにもかかわらず出力抑制がかかり、ほとんど走行不能になることが予想される場合に、単位時間当たりの温度上昇率から出力電力および出力抑制が開始されるまでの残存時間を算出する。そして、残りの走行可能距離が運転者の実感と合うように、算出した出力電力および出力抑制が開始されるまでの残存時間に基づいて、バッテリの容量計の表示を、実際よりも少なく補正して表示する技術が開示されている。また、特許文献1では、この容量計の補正表示の効果として、運転者に不満や不快感を与えることがなく、電気自動車の商品性を向上させることが挙げられている。 In Patent Document 1, when the battery temperature is suddenly increased, the output is suppressed despite the remaining capacity of the battery, and it is expected that the vehicle is almost unable to travel. To output power and remaining time until output suppression is started. Then, based on the calculated output power and the remaining time until output suppression is started, the battery capacity meter display is corrected to be less than actual so that the remaining travelable distance matches the actual feeling of the driver. A technique for displaying is displayed. Further, in Patent Document 1, as an effect of the correction display of this capacity meter, it is mentioned that the merchantability of an electric vehicle is improved without causing dissatisfaction or discomfort to the driver.
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、前記したように、バッテリの残容量のあるうちから出力抑制をかけることを前提としたものである。そのため、バッテリの温度が上限保護温度よりも低い温度から一律に出力抑制が実行されてしまい、走行性能を損なう虞がある。また、実際にはバッテリの残容量があるにもかかわらず容量計の表示値を少なく表示してしまうために、バッテリの放電停止後に時間が経過してバッテリの温度が下がったとき、容量計の表示値が増加していて、ユーザを混乱させる虞がある。 However, as described above, the technique described in Patent Document 1 is based on the premise that output suppression is performed from the remaining battery capacity. Therefore, output suppression is performed uniformly from a temperature at which the battery temperature is lower than the upper limit protection temperature, which may impair running performance. In addition, since the capacity meter displays a small value even though there is actually a remaining battery capacity, when the battery temperature drops after the battery has stopped discharging, the capacity meter The display value is increasing, and there is a risk of confusing the user.
すなわち、電動自動車においては、バッテリの出力抑制が走行性能に直接影響を与えるため、バッテリの健全性を損なう事象に陥ることが無い場合には、上限保護温度よりも手前から不必要に出力抑制を行わないことが好ましい。
そこで、本発明では、不要な出力抑制を回避可能とする制御技術を提供することを課題とする。
In other words, in electric vehicles, battery output suppression directly affects driving performance, so if you do not fall into an event that impairs the soundness of the battery, you will need to suppress output unnecessarily from before the upper limit protection temperature. It is preferable not to do so.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a control technique that can avoid unnecessary output suppression.
前記課題を解決するために、本発明は、電池の温度が高い場合に前記電池の出力を抑制する電池保護装置であって、前記電池の現在の残容量を使い切ったときに到達する、前記電池の最終到達温度を推定する最終到達温度推定手段と、前記最終到達温度と温度閾値とを比較し、前記電池の出力を抑制するか否かを判断する出力抑制判断手段と、前記出力抑制判断手段により前記最終到達温度が前記温度閾値より低いと判断された場合、前記電池の出力の抑制を回避し、前記最終到達温度が前記温度閾値以上と判断された場合、前記電池の出力を抑制する出力制御手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a battery protection device that suppresses the output of the battery when the temperature of the battery is high, the battery reaching when the current remaining capacity of the battery is used up A final ultimate temperature estimating means for estimating the final ultimate temperature, an output suppression judgment means for comparing the final ultimate temperature with a temperature threshold and judging whether or not to suppress the output of the battery, and the output suppression judgment means If the final attainment temperature is determined to be lower than the temperature threshold, the output of the battery is prevented from being suppressed, and if the final attainment temperature is determined to be equal to or higher than the temperature threshold, the output of the battery is suppressed. And a control means.
かかる構成によれば、出力抑制判断手段によって最終到達温度が温度閾値(バッテリ上限保護温度)より低いと判断された場合には、出力制御手段は、電池(バッテリ)の出力の抑制を回避する。したがって、電池保護装置は、不要な出力抑制を回避することができる。また、出力抑制判断手段によって最終到達温度が温度閾値以上になると判断された場合には、出力制御手段が電池の出力を抑制することによって、電池を保護することができる。 According to such a configuration, the output control unit avoids the suppression of the output of the battery (battery) when the final attainment temperature is determined to be lower than the temperature threshold (battery upper limit protection temperature) by the output suppression determination unit. Therefore, the battery protection device can avoid unnecessary output suppression. In addition, when the output suppression determination unit determines that the final temperature reaches or exceeds the temperature threshold, the output control unit suppresses the output of the battery, thereby protecting the battery.
本発明によれば、不要な出力抑制を回避可能とする制御技術を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a control technique that can avoid unnecessary output suppression.
次に、発明を実施するための形態(以降、「実施形態」と称す)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
まず、不要な出力抑制を回避可能とする電池保護装置の構成例について、図1を用いて説明する。
図1に示すように、電池保護装置1は、バッテリ最終到達温度推定手段10、出力抑制判断手段20、出力制御手段30によって構成される。
First, a configuration example of a battery protection device that can avoid unnecessary output suppression will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the battery protection device 1 includes a battery final
バッテリ最終到達温度推定手段10は、バッテリの現在の状態から、想定される最大出力(例えば、アクセルを最も踏み込んだ状態;以降、想定最大出力とも称す。)でバッテリを使用し、バッテリ残容量が0[Ah]になったときに最終的に到達する温度(バッテリ推定最終到達温度;請求項に記載の最終到達温度)を推定する。 The battery final temperature estimation means 10 uses the battery at the maximum output assumed (for example, the state where the accelerator is depressed most; hereinafter, also referred to as the assumed maximum output) from the current state of the battery, and the remaining battery capacity is The temperature finally reached when 0 [Ah] is reached (battery estimated final temperature; the final temperature described in the claims) is estimated.
出力抑制判断手段20は、バッテリ最終到達温度推定手段10によって算出されたバッテリ推定最終到達温度(後記する式(1)におけるTend)と、図示しない記憶部に記憶されているバッテリを保護するためのバッテリ上限保護温度(請求項に記載の温度閾値)とを比較し、出力抑制を行うか否かについて判断結果を高温時出力抑制不要フラグとして出力制御手段30に送信する。 The output suppression determination means 20 protects the battery estimated final temperature calculated by the battery final temperature estimation means 10 (T end in equation (1) described later) and the battery stored in a storage unit (not shown). Is compared with the battery upper limit protection temperature (temperature threshold described in claims), and a determination result as to whether or not to suppress output is transmitted to the output control means 30 as a high temperature output suppression unnecessary flag.
出力制御手段30は、バッテリに対して許される最大出力値を示す最大許可出力値を算出するとともに、バッテリ上限保護温度とバッテリ最大温度との差分に基づいて、最大許可出力値に乗算する重みを示す出力減衰係数を算出する。そして、出力制御手段30は、出力抑制判断手段20から受信した判断結果に基づいて、最大許可出力値および最大許可出力値に出力減衰係数を乗算した値(高温時出力抑制値)のいずれかを出力値(リミット値)として出力する。 The output control means 30 calculates a maximum permitted output value indicating the maximum output value allowed for the battery, and calculates a weight for multiplying the maximum permitted output value based on the difference between the battery upper limit protection temperature and the battery maximum temperature. The indicated output attenuation coefficient is calculated. Then, based on the determination result received from the output suppression determination unit 20, the output control unit 30 calculates either the maximum permitted output value or the value obtained by multiplying the maximum permitted output value by the output attenuation coefficient (high temperature output suppression value). Output as output value (limit value).
なお、出力制御手段30から出力される出力値は、出力要求(例えば、アクセルの踏み込み)を満足するように放電しようとするとその出力値を超えてしまうときに、出力制限を掛けるためのリミット値として用いられる。そして、出力要求が出力値を超えないときには、出力制限が掛からず、要求通りに出力されることになる。つまり、出力要求が出力値を超えない場合には、出力抑制判断手段20において出力抑制を行うと判断されていたとしても、出力制限がかからない。 Note that the output value output from the output control means 30 is a limit value for applying an output limit when the output value exceeds the output value if an attempt is made to satisfy the output request (for example, depression of the accelerator). Used as When the output request does not exceed the output value, the output is not restricted and the output is output as requested. That is, if the output request does not exceed the output value, the output restriction is not restricted even if it is determined by the output suppression determination means 20 that output suppression is to be performed.
ここで、バッテリ最大温度(後記する式(1)におけるTmax)について説明をする。バッテリは、単位電池を複数直列に接続して構成したモジュールを、さらに複数直列に接続して構成されている。そして、バッテリの温度は、一般的に、モジュールごとに測定されている。すなわち、バッテリ最大温度は、複数のモジュールの中で、最大の温度を意味している。なお、測定されたモジュールの温度から、個々の単位電池の温度を推定し、その推定温度の中で最高の温度をバッテリ最大温度として用いても構わない。 Here, the battery maximum temperature (T max in equation (1) described later) will be described. The battery is configured by further connecting a plurality of modules configured by connecting a plurality of unit cells in series. The battery temperature is generally measured for each module. That is, the battery maximum temperature means the maximum temperature among the plurality of modules. Note that the temperature of each unit cell may be estimated from the measured module temperature, and the highest temperature among the estimated temperatures may be used as the battery maximum temperature.
次に、バッテリ最終到達温度推定手段10における、バッテリ推定最終到達温度の算出方法の一例について説明する(適宜、図1参照)。
バッテリ推定最終到達温度は、次式(1)によって推定することができる。なお、式(1)中の発熱上昇温度[℃]は、式(2)〜(6)を用いて算出可能である。
Next, an example of a method for calculating the estimated battery final temperature in the battery final achieved temperature estimation means 10 will be described (see FIG. 1 as appropriate).
The battery estimated final temperature can be estimated by the following equation (1). In addition, the heat_generation | fever raise temperature [degreeC] in Formula (1) is computable using Formula (2)-(6).
Tend[℃]=Tmax[℃]+発熱上昇温度[℃] ・・式(1)
発熱上昇温度[℃]=((抵抗発熱量[W]−冷却能力[W])×出力時間[s])
/Mbatt[J/K] ・・式(2)
抵抗発熱量[W]=(Pmax[W]/Vave[V])2×Rbatt[Ω] ・・式(3)
冷却能力[W]=Kbox[W/K]×(Tmax[℃]−Tair[℃]) ・・式(4)
出力時間[s]=バッテリ残容量[Wh]/Pmax[W] ・・式(5)
バッテリ残容量[Wh]=Cbatt[Ah]×SOC[%]×Vave[V]・・式(6)
ただし、
Tend:バッテリ推定最終到達温度[℃]
Tmax:バッテリ最大温度[℃]
Mbatt:バッテリ熱容量[J/K]
Pmax:想定最大出力時の単位電池あたりの負荷[W]
Vave:バッテリ平均電圧[V]
Rbatt:バッテリ抵抗値[Ω]
Kbox:バッテリボックス冷却係数[W/K]
Tair:吸気温度[℃]
Cbatt:バッテリ全容量[Ah]
SOC(State of Charge):バッテリ充電深度[%]
T end [° C.] = T max [° C.] + Exothermic temperature rise [° C.] Equation (1)
Heat generation rising temperature [° C.] = ((Resistance heating value [W] −cooling capacity [W]) × output time [s])
/ M batt [J / K] ・ ・ Formula (2)
Resistance heating value [W] = (P max [W] / V ave [V]) 2 × R batt [Ω] Equation (3)
Cooling capacity [W] = K box [W / K] × (T max [° C.] − T air [° C.]) Equation (4)
Output time [s] = battery remaining capacity [Wh] / P max [W] (5)
Battery remaining capacity [Wh] = C batt [Ah] × SOC [%] × V ave [V]... (6)
However,
T end : Estimated final battery temperature [° C]
T max : Maximum battery temperature [° C]
M batt : Battery heat capacity [J / K]
P max : Load per unit battery at the assumed maximum output [W]
V ave : Battery average voltage [V]
R batt : Battery resistance [Ω]
K box : Battery box cooling coefficient [W / K]
T air : Intake air temperature [° C]
C batt : Total battery capacity [Ah]
SOC (State of Charge): Battery charge depth [%]
上記式(1)は、現在のバッテリ最大温度Tmaxに、想定最大出力でバッテリの残容量を使い果たしたときの発熱上昇温度を加算してバッテリ推定最終到達温度Tendを算出する。
また、式(2)は、式(3)を用いて算出した想定最大出力時の抵抗発熱量(請求項に記載の発熱量)から、式(4)を用いて算出した冷却能力を減算して差分を算出し、その差分に出力時間を乗算して発熱容量を算出し、その発熱容量をバッテリ熱容量Mbatt(請求項に記載の熱容量)で除算して、発熱上昇温度を算出することを表している。つまり、バッテリの残容量を、想定最大出力で(例えば、最速で)使い果たしたときに、バッテリの温度が何度になるかが推定できればよい。
The above formula (1) calculates the estimated battery final temperature T end by adding the heat generation rising temperature when the remaining capacity of the battery is exhausted at the assumed maximum output to the current maximum battery temperature T max .
In addition, equation (2) subtracts the cooling capacity calculated using equation (4) from the resistance heating value at the assumed maximum output calculated using equation (3) (the calorific value described in the claims). To calculate the difference, multiply the difference by the output time to calculate the heat generation capacity, and divide the heat generation capacity by the battery heat capacity M batt (the heat capacity described in the claims) to calculate the heat generation rising temperature. Represents. That is, it is only necessary to estimate how much the temperature of the battery will be when the remaining capacity of the battery is used up at the assumed maximum output (for example, at the fastest speed).
なお、式(1)に示すバッテリ推定最終到達温度Tendの算出に用いる変数は、公知のバッテリの抵抗値推定手段、SOC推定手段、全容量推定手段、冷却能力算出手段を用いて算出することができる。
例えば、抵抗値推定手段については、逐次最小二乗法を用いて、電圧と電流の挙動に基づいて推定する手段等がある。
また、SOC推定手段については、電流積算に基づいて推定する手段、または、推定抵抗を用いてバッテリのOCV(Open Circuit Voltage;開回路電圧)を求め、SOC−OCV相関に基づいてSOCを求める手段等がある。
全容量推定手段については、充電前後のOCVに基づいてSOC変化分を算出し、充電に要した電気量を、そのSOC変化分で除算することによって求める手段等がある。
冷却能力算出手段については、ファンの回転数と冷却能力との関係を実測しておき、ファンの回転数から冷却能力を算出する手法等がある。
It should be noted that the variables used for calculating the battery estimated final temperature Tend shown in equation (1) are calculated using known battery resistance value estimation means, SOC estimation means, total capacity estimation means, and cooling capacity calculation means. Can do.
For example, as for the resistance value estimating means, there is a means for estimating based on the behavior of voltage and current using a sequential least square method.
As for the SOC estimating means, means for estimating based on current integration, or means for obtaining the OCV (Open Circuit Voltage) of the battery using the estimated resistance and obtaining the SOC based on the SOC-OCV correlation. Etc.
As for the total capacity estimating means, there are means for calculating the SOC change based on the OCV before and after charging and determining the amount of electricity required for charging by dividing the SOC change.
As for the cooling capacity calculation means, there is a method of measuring the relationship between the rotational speed of the fan and the cooling capacity and calculating the cooling capacity from the rotational speed of the fan.
なお、バッテリ最終到達温度推定手段10では、前記式(2)を用いる代わりに、発熱上昇温度を、バッテリの残容量および内部抵抗によって関連付けられた表を検索することによって求めても構わない。 In addition, instead of using the equation (2), the battery final temperature estimation means 10 may obtain the heat generation rising temperature by searching a table associated with the remaining battery capacity and the internal resistance.
次に、出力抑制判断手段20における、出力抑制の判断方法の一例について説明する(適宜、図1参照)。
出力抑制判断手段20は、バッテリ最終到達温度推定手段10から受信したバッテリ推定最終到達温度と、図示しない記憶部に記憶されているバッテリ上限保護温度とを、比較器21によって比較する。出力抑制判断手段20は、判断結果として、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度より小さい場合、出力抑制を回避する(実行しない)ことを意味する高温時出力抑制不要フラグを「1」に設定し、出力制御手段30に送信する。また、出力抑制判断手段20は、判断結果として、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度以上の場合、出力抑制を実行することを意味する高温時出力抑制不要フラグを「0」に設定し、出力制御手段30に送信する。
Next, an example of an output suppression determination method in the output suppression determination unit 20 will be described (see FIG. 1 as appropriate).
The output suppression determination unit 20 compares the estimated battery final temperature received from the final battery
次に、出力制御手段30における、バッテリの出力値の算出方法の一例について説明する(適宜、図1参照)。
出力制御手段30において、出力抑制を実行する手段(以降、高温時出力抑制と称す。)は、特にその方法を限定するものではないが、バッテリ上限保護温度からバッテリ最大温度を減算する減算器31を介して算出した差分を用いて、その差分に対応する出力減衰係数を求める。出力減衰係数は、図1中に示すようなグラフ(出力減衰係数算出マップ)から求めることができる。なお、図1中に示したグラフは、差分が大きく(小さく)なるに従って、出力減衰係数が大きく(小さく)なる特性を有している。また、出力減衰係数は、グラフから求める代わりに、関数に基づいて算出されても良い。
Next, an example of a battery output value calculation method in the output control means 30 will be described (see FIG. 1 as appropriate).
In the output control means 30, a means for executing output suppression (hereinafter referred to as high temperature output suppression) is not particularly limited, but a subtractor 31 for subtracting the battery maximum temperature from the battery upper limit protection temperature. Is used to obtain an output attenuation coefficient corresponding to the difference. The output attenuation coefficient can be obtained from a graph (output attenuation coefficient calculation map) as shown in FIG. The graph shown in FIG. 1 has a characteristic that the output attenuation coefficient increases (decreases) as the difference increases (decreases). Further, the output attenuation coefficient may be calculated based on a function instead of being obtained from a graph.
出力制御手段30は、バッテリ最大許可出力算出器34によって算出される出力抑制を実行しないときの最大出力値を示す最大許可出力値と、乗算器32を介して前記最大許可出力値に出力減衰係数を乗算した高温時出力抑制値とを算出する。そして、出力制御手段30は、選択手段33を介して、高温時出力抑制不要フラグが「1」の場合(出力抑制を実行しない場合)には最大許可出力値を出力値として出力する。また、出力制御手段30は、選択手段33を介して、高温時出力抑制不要フラグが「0」の場合(出力抑制を実行する場合)には高温時出力抑制値を出力値として出力する。なお、高温時出力抑制値は高温時出力抑制不要フラグが「0」となった際に、最大許可出力値から毎演算処理ごとに規定出力分を減算して制限をかけてもよい。この際の減算に用いる規定出力はバッテリ上限保護温度からバッテリ最大温度を減算して算出した差分からマップ参照してもよいが、固定値でもよい。すなわち出力制御手段30では高温時出力抑制不要フラグが「0」となり、出力抑制を実行する際に最大許可出力値を減少させてバッテリの発熱を抑制できればよく、その手段を特定するものではない。
The output control means 30 includes a maximum allowable output value indicating the maximum output value when the output suppression calculated by the battery maximum
なお、最大許可出力値は、バッテリ最大許可出力算出器34において、特に算出方法を限定されるものではないが、バッテリの推定内部抵抗値および推定OCVを用いて算出可能である。例えば、最大許可出力値は、式(7)によって算出可能である。
The maximum allowable output value is not particularly limited in the battery maximum
最大許可出力値[W]=Vmin[V]×(eOCV[V]−Vmin[V])
/eRbatt[Ω]×n ・・式(7)
ただし、
Vmin:バッテリ下限電圧[V]
eOCV:推定OCV[V]
eRbatt:推定内部抵抗値[Ω]
n:バッテリ本数
Maximum allowable output value [W] = V min [V] × (eOCV [V] −V min [V])
/ ER batt [Ω] × n Equation (7)
However,
V min : Battery lower limit voltage [V]
eOCV: Estimated OCV [V]
eR batt : Estimated internal resistance [Ω]
n: Number of batteries
なお、最大許可出力値は、固定値であっても良い。 The maximum permitted output value may be a fixed value.
次に、電池保護装置1における処理フローの一例について、図2を用いて説明する(適宜、図1参照)。 Next, an example of a processing flow in the battery protection device 1 will be described with reference to FIG. 2 (see FIG. 1 as appropriate).
ステップS201では、バッテリ最終到達温度推定手段10は、バッテリ推定最終到達温度を算出する。 In step S201, the battery final reached temperature estimating means 10 calculates the battery estimated final reached temperature.
ステップS202では、出力制御手段30のバッテリ最大許可出力算出器34は、バッテリの最大許可出力値を算出する。なお、最大許可出力値は、固定値であっても良い。
In step S202, the battery maximum
ステップS203では、出力抑制判断手段20は、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度より小さいか否かを判断する。そして、出力抑制判断手段20は、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度より小さい場合(ステップS203でYes)、出力抑制が不要であるので、高温時出力抑制不要フラグを「1」に設定し、出力制御手段30へ送信する。また、出力抑制判断手段20は、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度以上の場合(ステップS203でNo)、出力抑制が必要であるので、高温時出力抑制不要フラグを「0」に設定し、出力制御手段30へ送信する。なお、高温時出力抑制不要フラグは、出力抑制の要不要を識別できるものであれば、「1」や「0」に限られず、文字や記号であっても構わない。 In step S203, the output suppression determination means 20 determines whether or not the estimated battery final temperature is lower than the battery upper limit protection temperature. Then, when the estimated battery final temperature is lower than the battery upper limit protection temperature (Yes in step S203), the output suppression determination unit 20 sets the high temperature output suppression unnecessary flag to “1” because output suppression is unnecessary. To the output control means 30. Further, when the estimated battery final temperature is equal to or higher than the battery upper limit protection temperature (No in step S203), the output suppression determination unit 20 sets the high temperature output suppression unnecessary flag to “0” because output suppression is necessary. To the output control means 30. The high temperature output suppression unnecessary flag is not limited to “1” or “0” as long as it can identify whether output suppression is necessary or not, and may be a character or a symbol.
ステップS203で、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度より小さい場合(ステップS203でYes)、ステップS204では、出力制御手段30は、最大許可出力値を出力する。そして、処理は、ステップS201へ戻る。 In step S203, when the estimated battery final temperature is lower than the battery upper limit protection temperature (Yes in step S203), in step S204, the output control means 30 outputs the maximum permitted output value. Then, the process returns to step S201.
ステップS203で、バッテリ推定最終到達温度がバッテリ上限保護温度以上の場合(ステップS203でNo)、ステップS205では、出力制御手段30は、バッテリ上限保護温度からバッテリ最大温度を減算して、差分を算出する。 In step S203, when the estimated battery final temperature is equal to or higher than the battery upper limit protection temperature (No in step S203), in step S205, the output control means 30 subtracts the battery maximum temperature from the battery upper limit protection temperature and calculates the difference. To do.
ステップS206では、出力制御手段30は、出力減衰係数算出マップ(図1参照)を参照して、差分に対応する出力減衰係数を取得する。 In step S206, the output control means 30 refers to the output attenuation coefficient calculation map (see FIG. 1) and acquires the output attenuation coefficient corresponding to the difference.
ステップS207では、出力制御手段30は、最大許可出力値に出力減衰係数を乗算した値(高温時出力抑制値)を出力する。そして、処理は、ステップS201へ戻る。 In step S207, the output control means 30 outputs a value (high temperature output suppression value) obtained by multiplying the maximum allowable output value by the output attenuation coefficient. Then, the process returns to step S201.
以上、本実施形態における電池保護装置1は、図1に示すように、バッテリ最終到達温度推定手段10、出力抑制判断手段20、出力制御手段30を備える。バッテリ最終到達温度推定手段10は、電動自動車において想定される最大出力走行時においてバッテリの残容量と内部抵抗値とから推定されるバッテリ推定最終到達温度を算出する。そして、出力抑制判断手段20において、バッテリ推定最終到達温度が、バッテリ上限保護温度より低いと判断できた場合、出力制御手段30において出力抑制を行わない。これによって、そもそもバッテリの残容量が少なく、想定最大出力でバッテリを使い果たしても、バッテリの温度が、バッテリ上限保護温度を超える可能性がないような場合に、バッテリ上限保護温度よりも手前から不必要に出力制限を行うことを回避することができ、電動自動車の走行商品性を向上させることができる。 As described above, the battery protection device 1 according to this embodiment includes the battery final temperature estimation means 10, the output suppression determination means 20, and the output control means 30, as shown in FIG. The battery final reached temperature estimating means 10 calculates the estimated battery final reached temperature estimated from the remaining battery capacity and the internal resistance value at the time of maximum output traveling assumed in the electric vehicle. When the output suppression determination unit 20 determines that the estimated battery final temperature is lower than the battery upper limit protection temperature, the output control unit 30 does not perform output suppression. As a result, if the remaining battery capacity is low and the battery temperature may not exceed the battery upper limit protection temperature even if the battery is exhausted at the assumed maximum output, the battery upper limit protection temperature will not be exceeded. It is possible to avoid restricting the output as necessary, and it is possible to improve the traveling merchandise of the electric vehicle.
また、不要な出力抑制を回避することができるので、バッテリを最大限に使いきることができ、走行距離を増加させることができる。さらに、本実施形態においては、残走行距離は、実際のバッテリ残容量そのままの値を表示すれば良いため、従来技術のように、バッテリの残容量を容量計に表示するときに表示値を少なく表示してユーザを混乱させる虞がない。また、本実施形態においては、出力抑制判断手段20の判断結果に基づいて上限保護温度を超えないように制御しているので、電池の保護が可能になっている。 Moreover, since unnecessary output suppression can be avoided, the battery can be used up to the maximum and the travel distance can be increased. Furthermore, in the present embodiment, the remaining travel distance only needs to display the actual battery remaining capacity as it is, so that the display value is reduced when the remaining battery capacity is displayed on the capacity meter as in the prior art. There is no fear of displaying and confusing the user. Moreover, in this embodiment, since it controls so that it does not exceed upper limit protection temperature based on the determination result of the output suppression determination means 20, protection of a battery is possible.
また、出力制御手段30は、バッテリ上限保護温度とバッテリ最大温度との差分に基づいて、バッテリの出力を抑制する出力減衰係数を算出する。すなわち、本実施形態における電池保護装置1は、特定の温度に到達すると急激に出力をゼロに抑制してしまうのではなく、電池の温度に依存して、出力減衰係数を変化させる。そのため、出力抑制にともなうユーザの違和感を軽減することができる。 Moreover, the output control means 30 calculates the output attenuation coefficient which suppresses the output of a battery based on the difference of battery upper limit protection temperature and battery maximum temperature. That is, the battery protection device 1 according to this embodiment does not suddenly suppress the output to zero when reaching a specific temperature, but changes the output attenuation coefficient depending on the temperature of the battery. Therefore, the user's uncomfortable feeling accompanying output suppression can be reduced.
また、本実施形態では、出力抑制判断手段20は、出力抑制を実行しないときには高温時出力抑制不要フラグを「1」、出力抑制を実行するときには高温時出力抑制不要フラグを「0」を、出力制御手段30に送信していた。しかし、出力抑制判断手段20は、出力抑制を実行しないときにだけ、高温時出力抑制不要フラグを「1」を出力制御手段30に送信しても良い。この場合には、出力制御手段30の選択手段33は、高温時出力抑制不要フラグを「1」を受け付けたときだけ、最大許可出力値を選択し、それ以外では、高温時出力抑制値を選択するようにすれば良い。 Further, in this embodiment, the output suppression determination means 20 outputs a high temperature output suppression unnecessary flag “1” when output suppression is not executed, and outputs a high temperature output suppression unnecessary flag “0” when output suppression is executed. It was transmitted to the control means 30. However, the output suppression determination unit 20 may transmit “1” to the output control unit 30 as a high temperature output suppression unnecessary flag only when output suppression is not executed. In this case, the selection means 33 of the output control means 30 selects the maximum allowable output value only when the high temperature output suppression unnecessary flag is received, and otherwise selects the high temperature output suppression value. You should do it.
また、燃料電池車(FC車)においても、二次電池(バッテリ)によるEV走行がありえるため、燃料電池車にこの技術を適用しても良い。 In addition, since a fuel cell vehicle (FC vehicle) can also be driven by a secondary battery (battery), this technique may be applied to the fuel cell vehicle.
10 バッテリ最終到達温度推定手段
20 出力抑制判断手段
30 出力制御手段
33 選択手段
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電池の現在の残容量を使い切ったときに到達する、前記電池の最終到達温度を推定する最終到達温度推定手段と、
前記最終到達温度と温度閾値とを比較し、前記電池の出力を抑制するか否かを判断する出力抑制判断手段と、
前記出力抑制判断手段により前記最終到達温度が前記温度閾値より低いと判断された場合、前記電池の出力の抑制を回避し、前記最終到達温度が前記温度閾値以上と判断された場合、前記電池の出力を抑制する出力制御手段と
を備えることを特徴とする電池保護装置。 A battery protection device that suppresses the output of the battery when the temperature of the battery is high,
Final reached temperature estimating means for estimating the final reached temperature of the battery, which is reached when the current remaining capacity of the battery is used up,
Output suppression determination means for comparing the final temperature reached with a temperature threshold and determining whether to suppress the output of the battery;
When the final suppression temperature is determined by the output suppression determination means to be lower than the temperature threshold, suppression of the output of the battery is avoided, and when the final ultimate temperature is determined to be equal to or higher than the temperature threshold, A battery protection device comprising output control means for suppressing output.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池保護装置。 2. The battery protection device according to claim 1, wherein the final ultimate temperature estimating unit calculates the final ultimate temperature based on at least a calorific value, a cooling capacity, and an output time of the battery.
ことを特徴とする請求項2に記載の電池保護装置。 The battery protection device according to claim 2, wherein the final temperature estimation means calculates the final temperature further based on a heat capacity of the battery.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池保護装置。 2. The battery protection device according to claim 1, wherein the final temperature estimation means calculates the final temperature based on a battery having the highest temperature among the plurality of batteries.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池保護装置。 The output control means, when suppressing the output of the battery, calculates a difference by subtracting the temperature of the battery from the temperature threshold, and decreases the output of the battery as the difference decreases. The battery protection device according to claim 1.
前記電池保護装置は、
前記電池の現在の残容量を使い切ったときに到達する、前記電池の最終到達温度を推定する最終到達温度推定ステップと、
前記最終到達温度と温度閾値とを比較し、前記電池の出力を抑制するか否かを判断する出力抑制判断ステップと、
前記出力抑制判断ステップにより前記最終到達温度が前記温度閾値より低いと判断された場合、前記電池の出力の抑制を回避し、前記最終到達温度が前記温度閾値以上と判断された場合、前記電池の出力を抑制する出力制御ステップと
を実行することを特徴とする電池保護方法。 A battery protection method used in a battery protection device that suppresses the output of the battery when the temperature of the battery is high,
The battery protection device is:
A final reached temperature estimating step for estimating a final reached temperature of the battery, which is reached when the current remaining capacity of the battery is used up,
An output suppression determination step of comparing the final temperature reached with a temperature threshold and determining whether to suppress the output of the battery;
When it is determined by the output suppression determination step that the final reached temperature is lower than the temperature threshold, suppression of the output of the battery is avoided, and when the final reached temperature is determined to be equal to or higher than the temperature threshold, An output control step for suppressing the output is performed.
ことを特徴とする請求項6に記載の電池保護方法。 The battery protection method according to claim 6, wherein, in the final reached temperature estimation step, the final reached temperature is calculated based on at least a heat generation amount, a cooling capacity, and an output time of the battery.
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