JP5492493B2 - Charge power limit value calculation device - Google Patents
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Description
本発明は、車両駆動電力供給用の電池について充電電力制限値を求める充電電力制限値演算装置に関する。 The present invention relates to a charging power limit value calculation device that determines a charging power limit value for a battery for supplying vehicle driving power.
電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両が広く用いられている。電動車両は、モータジェネレータを備え、モータジェネレータの駆動力によって加速し、モータジェネレータの回生発電制動によって減速する。モータジェネレータに電力を供給し、モータジェネレータによる発電電力を回収するため、電動車両には繰り返し充放電が可能な二次電池が搭載される。 Electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are widely used. The electric vehicle includes a motor generator, and is accelerated by a driving force of the motor generator and decelerated by regenerative power generation braking of the motor generator. In order to supply electric power to the motor generator and collect electric power generated by the motor generator, a secondary battery that can be repeatedly charged and discharged is mounted on the electric vehicle.
下記の特許文献1および特許文献2には、本発明が解決しようとする課題に関連して、電池の充放電電力を制限する技術について記載されている。また、下記の非特許文献1および特許文献2には、本発明に係る充放電制御に用いられる、電池の電気化学的モデルについて記載されている。
The following
電池の充電性能は、充電電力、電池温度等の使用条件に応じて変化する。そのため、一定の電力で充電を行うよう充電制御を行うと、許容され得る最大限の電力を以て電池を充電することができない等の問題が生じる。一方、電池は、その時点での充電能力以上の過剰な電力で充電を行うと、充電容量が早期に低下する等、電池の寿命が短くなるという問題が生ずる。 The charging performance of the battery varies depending on usage conditions such as charging power and battery temperature. For this reason, when charge control is performed so that charging is performed with a constant power, there arises a problem that the battery cannot be charged with the maximum allowable power. On the other hand, if the battery is charged with excessive power exceeding the charging capacity at that time, there arises a problem that the life of the battery is shortened, for example, the charge capacity is quickly reduced.
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、車両駆動電力供給用の電池について充電電力制限値を求める充電電力制限値演算装置において、電池の使用条件や電池の状態および電池の充電特性に応じて最適な充電電力制限値を求めることを目的とする。 The present invention has been made for such a problem. That is, in a charging power limit value calculation device that calculates a charging power limit value for a battery for supplying vehicle driving power, an optimum charging power limit value is determined according to the use condition of the battery, the state of the battery, and the charging characteristics of the battery. Objective.
本発明は、車両駆動電力供給用の電池に流れる電流、前記電池の出力電圧、および前記電池の温度を測定するセンサと、前記センサの各測定結果に基づいて、前記電池についての電池モデル式から、前記電池の電池モデルパラメータを含む電池状態量を求める電池状態量推定部と、前記電池を一定電圧充電する場合における前記電池への充電電力を、前記電池モデル式に基づき、前記電池を充電する際の充電可能電力として求めるため、充電電圧制限値を設定する充電許容電圧生成部と、前記充電電圧制限値の電圧で前記電池を一定電圧充電する場合における前記電池への充電電力の時間変化を、前記電池モデル式に基づき、充電可能電力特性として求める充電可能電力予測部であって、前記充電電圧制限値と前記電池状態量とに基づいて、当該充電可能電力特性を求める充電可能電力予測部と、を備え、前記充電可能電力特性に基づいて、実際に前記電池を充電する際の充電電力制限値を求めることを特徴とする。 The present invention provides a sensor for measuring a current flowing in a battery for supplying vehicle driving power , an output voltage of the battery, and a temperature of the battery, and a battery model formula for the battery based on each measurement result of the sensor. A battery state quantity estimation unit for obtaining a battery state quantity including a battery model parameter of the battery, and charging power to the battery when the battery is charged at a constant voltage based on the battery model formula. A charging allowable voltage generator for setting a charging voltage limit value, and a time change in charging power to the battery when the battery is charged at a constant voltage with the voltage of the charging voltage limit value. , based on said battery model equation, a chargeable power prediction unit for obtaining a chargeable power characteristics, the based on the battery state quantity and the charging voltage limit value, Comprising a chargeable power prediction unit for obtaining the said charging electric power characteristics, and on the basis of the chargeable power characteristics, and wherein the Rukoto calculated charging power limit value in charging actually the battery.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記充電可能電力特性は、充電可能電力が充電開始後に増加して最大となり、その後時間の経過と共に小さくなる特性であり、前記充電電力制限値演算装置は、前記充電可能電力特性に基づいて、前記電池モデル式による演算上の初期時刻にあたる基準時刻から所定の時間が経過した時における充電可能電力を、前記充電電力制限値として求める電力制限値設定部を備えることが好適である。 In the charging power limit value calculation device according to the present invention, the chargeable power characteristic is a characteristic that the chargeable power increases and becomes maximum after the start of charging and then decreases with time, and the charging power limit value calculation apparatus, based on said chargeable power characteristics, a rechargeable power observed when the predetermined time period from the reference time corresponding to the initial time of the operation by the battery model equation has elapsed, the power limit value setting determined as the limit charging power It is suitable to provide a part.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池状態量推定部は、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、前記充電電力制限値演算装置は、求められた充電深度が大きい程長い時間を前記所定の時間として定める時間調整部を備えることが好適である。 In the charging power limit value computing device according to the present invention, the battery state quantity estimating unit obtains a charging depth of the battery based on the battery state quantity, and the charging power limit value computing device obtains the obtained charging depth. it is preferable to obtain Bei between adjustment portion when the shall be determined as the predetermined time between time as has long large.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池の充電能力の劣化度であって、満充電時放電可能電荷量の経時変化によって表される劣化度を求める劣化度推定部と、前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程長い時間を前記所定の時間として定める時間調整部と、を備えることが好適である。 In the charging power limit value calculation device according to the present invention, a deterioration degree estimation unit that obtains a deterioration degree of the charge capacity of the battery and is represented by a change with time of a charge amount that can be discharged at full charge , and and during adjustment portion when the amount of time as has long greater deterioration degree determined by the deterioration degree estimation portion shall be determined as the predetermined time, it is preferable to obtain Bei a.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記充電許容電圧生成部は、前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい値を前記充電電圧制限値として設定することが好適である。 In charge power limit value calculation device according to the present invention, the allowable charge voltage generator, preferably you to set a smaller value the larger the deterioration degree determined by said deterioration degree estimation portion as the charging voltage limit value It is.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池の充電能力の劣化度であって、満充電時放電可能電荷量の経時変化によって表される劣化度を求める劣化度推定部を備え、前記充電許容電圧生成部は、前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい値を前記充電電圧制限値として設定することが好適である。 In charge power limit value calculation device according to the present invention is a deterioration of the charging ability of the previous SL cell includes a deterioration degree estimation unit for obtaining a degradation degree represented by the aging of the fully charged during discharge charge quantity the chargeable voltage generator, that you set a smaller value the larger the deterioration degree determined by said deterioration degree estimation portion as the charging voltage limit value is preferable.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池状態量推定部は、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、前記充電許容電圧生成部は、前記充電深度が大きい程小さい値を前記充電電圧制限値として設定することが好適である。 In charge power limit value calculation device according to the present invention, the battery state estimation unit obtains the charging depth of the battery based on the battery state quantity, the chargeable voltage generator, the previous KiTakashi electrostatic depth that you set a smaller value the larger as the charging voltage limit value is preferable.
本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池に流れる電流を変化させる電池電流制御部と、前記電池電流制御部による電流変化に対する前記電池の出力電圧の変化に基づいて、前記電池について、交換電流密度および拡散係数を含む特性定数を求める電池特性決定部と、を備え、前記電池状態量推定部は、前記センサの各測定結果に加えて、前記電池特性決定部によって求められた特性定数に基づいて前記電池状態量を求め、前記充電可能電力予測部は、前記充電電圧制限値および前記電池状態量に加えて、前記電池特性決定部によって求められた特性定数に基づいて前記充電可能電力特性を求めることが好適である。
In charge power limit value calculation device according to the present invention, a battery current control unit for changing the current flowing through the battery, based on a change in the output voltage of the battery for the current change by the battery current controller, for said battery , JP and a battery characteristic determining unit for determining the characteristic constants including the exchange current density and the diffusion coefficient, the battery state estimation unit, in addition to the measurement result of the sensor, determined by the battery characteristic determining unit obtains the battery state quantity based on sex constant, the chargeable power prediction unit, in addition to the charging voltage limit value and the battery state quantity based on said characteristic constants obtained by said battery characteristic determining unit the chargeable power characteristic is preferably determined Mel possible.
本発明によれば、電池の使用条件に応じて最適な電池の充電電力制限値を求めることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an optimum charging power limit value for a battery according to the use condition of the battery.
図1に本発明の第1の実施形態に係る車両用電力制御システムの構成を示す。車両用電力制御システムは、電池10の電力をモータジェネレータ14に供給して車両を駆動し、モータジェネレータ14の発電電力によって電池10を充電して車両を回生制動する。電池10には、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池等を用いることができる。
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle power control system according to a first embodiment of the present invention. The vehicle power control system supplies the electric power of the
操作部16は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含み、ユーザの操作に応じた操作指令情報を電力制御装置12に出力する。
The
電力制御装置12は、モータジェネレータ14と電池10との間で、各印加電圧を調整しつつ交流直流変換を行う。電力制御装置12は、操作指令情報に応じてモータジェネレータ14に加速トルクを発生させるときは、電池10からモータジェネレータ14に電力が供給されるよう、電池10およびモータジェネレータ14に印加される電圧を調整する。また、電力制御装置12は、操作指令情報に基づきモータジェネレータ14に回生制動トルクを発生させるときは、モータジェネレータ14から電池10に電力が供給されるよう、電池10およびモータジェネレータ14に印加される電圧を調整する。
The
モータジェネレータ14から電池10に電力が供給されることによって、電池10は電荷を充電する。このとき、電力制御装置12は、電力制限値演算装置24が出力する充電電力制限値Winを超えないよう電池10に供給される充電電力を調整する。
When electric power is supplied from the
車両用電力制御システムは、電力制限値演算装置24が充電電力制限値Winを求めるため、電池10に流れる電流を測定する電流センサ18、電池10の出力電圧を測定する電圧センサ20、および電池10の温度を測定する温度センサ22を備える。電流センサ18は測定結果を電池電流測定値Ibとして電力制限値演算装置24に出力し、電圧センサ20は測定結果を電池電圧測定値Vbとして電力制限値演算装置24に出力する。また、温度センサ22は測定結果を電池温度測定値Tbとして電力制限値演算装置24に出力する。
The vehicle power control system includes a
電力制限値演算装置24は、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vb、および電池温度測定値Tbに基づいて、充電電力制限値Winを求め電力制御装置12に出力する。
Based on the battery current measurement value Ib, the battery voltage measurement value Vb, and the battery temperature measurement value Tb, the power limit
図2に第1実施例に係る電力制限値演算装置24の構成を示す。電池状態量推定部26が実行する処理を説明するため、ここでは、電池10の電気化学的モデルの例について特許文献2の内容に基づき説明する。
FIG. 2 shows the configuration of the power limit
電池10は、複数の電池セルの直列接続によって構成することができる。図3に電池セルの構成を示す。電池セルは、負極34、セパレータ38、および正極36を備える。セパレータ38は、負極34と正極36との間に設けられた樹脂に電解液を浸透させることで構成される。
The
負極34および正極36は、球状の活物質の集合体で構成される。負極34の活物質40の界面上では、リチウムイオンLi+および電子e-を放出または吸収する化学反応が行われる。一方、正極36の活物質42の界面上では、リチウムイオンLi+および電子e-を吸収または放出する化学反応が行われる。
The
負極34には負極端子48との間で電子e-を導く負極コレクタ44が設けられ、正極36には正極端子50との間で電子e-を導く正極コレクタ46が設けられる。負極コレクタ44および正極コレクタ46に用いる金属材料は、イオン化傾向の大小関係に基づき決定される。一般的には、負極コレクタ44は銅で構成され、正極コレクタ46はアルミニウムで構成される。
The
セパレータ38を介して正極36と負極34との間でリチウムイオンLi+が授受されることで、電池セルには、正極端子50から流出し外部回路52を介して負極端子48に流入する充電電流、または、負極端子48から流出し外部回路52を介して正極端子50に流入する放電電流が流れる。
When the lithium ions Li + are exchanged between the
電池セルの電気化学的モデルについて図3を参照して説明する。放電時には、負極34の活物質40からは電子e-が負極コレクタ44に放出され、負極34の活物質40内のリチウム原子LiはリチウムイオンLi+となる。これと共に負極34の活物質40からはリチウムイオンLi+がセパレータ38中の電解液に放出される。そして、正極36の活物質42は、電解液からリチウムイオンLi+を取込むと共に正極コレクタ46から電子e-を吸収し、正極36の活物質42の内部にリチウム原子Liを取込む。これによって、正極コレクタ46から流出し外部回路52を介して負極コレクタ44に流入する放電電流が流れる。
An electrochemical model of the battery cell will be described with reference to FIG. At the time of discharge, electrons e − are emitted from the
一方、充電時には、正極36の活物質42から電子e-が正極コレクタ46に放出されると共に、正極36の活物質42からリチウムイオンLi+がセパレータ38中の電解液に放出される。そして、負極34の活物質40は、電解液からリチウムイオンLi+を取込むと共に負極コレクタ44から電子e-を吸収し、負極34の活物質40の内部にリチウム原子Liを取込む。これによって、負極コレクタ44から流出し外部回路52を介して正極コレクタ46に流入する充電電流が流れる。
On the other hand, at the time of charging, electrons e − are released from the
電気化学的モデルの解析には、充放電時における活物質40および42の各表面での電極反応、活物質40および42の各内部でのリチウムイオンの径方向への拡散、電解液中のリチウムイオンの拡散、各部位での電位分布等についての電池モデル式を用いる。電池モデル式は、以下の(M1)式〜(M15)式によって表される。これらの式の詳細については非特許文献1に記載されている。
For the analysis of the electrochemical model, an electrode reaction on each surface of the
図4に、(M1)式〜(M15)式で用いられる電池モデルパラメータを掲載する。 FIG. 4 shows battery model parameters used in equations (M1) to (M15).
(M1)式〜(M3)式は電極反応を示す式であり、バトラーボルマーの式と称される。(M1)式において交換電流密度i0は、活物質の界面におけるリチウムイオン濃度の関数で与えられる(詳細は非特許文献1参照)。また、αaは正極における電極反応の移動係数を示し、αcは負極における電極反応の移動係数を示す。(M2)式は(M1)式におけるηを与え、(M3)式は(M2)式におけるUを与える。
The formulas (M1) to (M3) are formulas indicating an electrode reaction, and are called Butler-Volmer formulas. In the equation (M1), the exchange current density i 0 is given as a function of the lithium ion concentration at the interface of the active material (refer to
(M4)式〜(M6)式は電解液中でのリチウムイオン保存則を示す。(M5)式は電解液中での実効拡散係数の定義を示し、(M6)式は反応電流jLiが電極の単位体積あたりの活物質表面積asと(M1)式に示された輸送電流密度/inとの積で与えられることを示す。なお、反応電流jLiの電極全体での体積積分は、電池セルに流れる電流Iに対応する。 Equations (M4) to (M6) represent the law of conservation of lithium ions in the electrolyte. The equation (M5) shows the definition of the effective diffusion coefficient in the electrolyte, and the equation (M6) shows that the reaction current j Li is the active material surface area a s per unit volume of the electrode and the transport current shown in the equation (M1). It indicates that given by the product of the density / i n. The volume integral of the reaction current j Li over the entire electrode corresponds to the current I flowing through the battery cell.
(M7)式および(M8)式は、固層中でのリチウムイオン保存則を示す。(M7)式は球体の活物質中での拡散方程式を示し、(M8)式は、電極単位体積あたりの活物質表面積asを示す。 Equations (M7) and (M8) indicate the conservation law of lithium ions in the solid layer. (M7) equation represents the diffusion equation in an active material in the sphere shows (M8) expression per electrode unit volume active material surface area a s.
(M9)式〜(M11)式は、電解液中での電荷保存則に基づくものである。これらの式より電解液中での電位が示される。 Expressions (M9) to (M11) are based on the law of conservation of charge in the electrolyte. These equations show the potential in the electrolyte.
(M10)式は実効イオン伝導率κeffを示し、(M11)式は電解液中での拡散導電係数κD effを示す。 The equation (M10) represents the effective ionic conductivity κ eff and the equation (M11) represents the diffusion conductivity coefficient κ D eff in the electrolytic solution.
(M12)式および(M13)式は、活物質での電荷保存則に基づくものである。これらの式より固層中での電位が示される。 Equations (M12) and (M13) are based on the law of conservation of charge in the active material. These formulas show the potential in the solid layer.
(M14)式および(M15)式は熱エネルギ保存則に基づくものである。これらの式により、充放電現象による電池内部への局所的な温度変化を解析することが可能となる。 Equations (M14) and (M15) are based on the thermal energy conservation law. By these equations, it becomes possible to analyze a local temperature change inside the battery due to a charge / discharge phenomenon.
(M1)〜(M15)の電池モデル式は上記非特許文献1に基づくものであるので、各式の詳細な説明については、非特許文献1を援用する。
Since the battery model formulas (M1) to (M15) are based on
図4に示した電池モデルパラメータは、(M1)〜(M15)の電池モデル式を連立させることで求めることができる。すなわち、(M1)式〜(M15)式を、活物質、および電解液中の各点において境界条件が満たされるよう差分方程式を逐次解くことにより、図4に示した電池モデルパラメータのうち未知のものを逐次算出することができる。この際、図4に示した電池モデルパラメータのうちいずれを既知量とし、いずれを未知量とするかは、数値解析の理論において可能な限り任意とすることができる。なお、各活物質内でのリチウムイオン濃度は、活物質の半径rの関数とされ、その周方向ではリチウムイオン濃度は一様なものとして扱われる。 The battery model parameters shown in FIG. 4 can be obtained by combining battery model expressions (M1) to (M15). That is, the unknown equation among the battery model parameters shown in FIG. 4 is obtained by sequentially solving the equation (M1) to (M15) so that the boundary condition is satisfied at each point in the active material and the electrolytic solution. Things can be calculated sequentially. In this case, which of the battery model parameters shown in FIG. 4 is a known amount and which is an unknown amount can be arbitrarily determined in the theory of numerical analysis. The lithium ion concentration in each active material is a function of the radius r of the active material, and the lithium ion concentration is treated as uniform in the circumferential direction.
電池状態量推定部26は、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vb、電池温度測定値Tb、および電池モデルパラメータに基づいて現時点における実際の電池の状態量を電池状態量BSとして求める。ここで、電池状態量BSは、電池モデルパラメータのうち、固層中の電位φs、電解液中の電位φe、活物質のリチウムイオン濃度cs、電解液のリチウムイオン濃度ce、および活物質界面でのリチウムイオン濃度cseの組からなる物理化学量である。
The battery state
電池状態量推定部26は、(M1)〜(M15)の電池モデル式に基づき電池状態量BS(φs、φe、cs、ce、およびcse)を求め、その電池状態量BSを充電可能電力予測部28に出力する。
The battery state
一方、充電許容電圧生成部30は、一定電圧で充電する場合の充電電圧制限値Vcを決定し充電可能電力予測部28に出力する。ここで、充電電圧制限値とは、充電可能電力予測部28の演算用に設定する演算上の値をいう。
On the other hand, the charge allowable
図5(a)に充電電圧制限値の波形の例を示す。図5(a)の横軸は時間を示し縦軸は電圧を示す。図5(a)に示す充電電圧制限値は、基準時刻t0に電池電圧測定値Vbから充電電圧制限値Vcに増加する。 FIG. 5A shows an example of the waveform of the charging voltage limit value. In FIG. 5A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. The charging voltage limit value shown in FIG. 5A increases from the battery voltage measured value Vb to the charging voltage limit value Vc at the reference time t0.
充電可能電力予測部28は、電池状態量BS、および電池温度測定値Tbを初期値とし、充電電圧制限値Vcで定電圧充電した場合の電池10に流れる電流Iの時間変化を、上記(M1)式〜(M15)式に基づいて予測する。この際、充電電圧制限値、固層中の電位φs、反応電流jLi、および固層中電子伝導度σとの間に成立する周知の物理的関係が用いられる。また、電流Iは、反応電流jLiの電極全体での体積積分に基づいて求められる。充電可能電力予測部28は、求められた電流Iおよび充電電圧制限値に基づいて充電可能電力の時間変化を示す充電可能電力特性を求める。
The chargeable
図5(a)に示される充電電圧制限値に基づいて、充電可能電力予測部28が求めた充電可能電力特性の例を図5(b)に示す。図5(b)の横軸は時間を示し縦軸は充電可能電力を示す。このように、一定電圧での充電を考えた場合には、充電可能電力は、充電可能開始直後に最大となり、時間の経過と共に小さくなる。充電可能電力予測部28は、充電可能電力特性によって与えられる値を充電電力制限値Winとして出力する。
FIG. 5B shows an example of the chargeable power characteristic obtained by the chargeable
電力制御装置12は、充電電力制限値Winを超えないよう電池10を充電する。これによって、電池10の電池状態量BSおよび電池温度測定値Tbに応じたできる限り大きい電力を以て電池10を充電することができる。
The
図2に示す構成では、充電電力制限値Winが、電池10を充電する回路の許容電力以上の値となる場合がある。そこで、図6に示す第2実施例のように、電力制限値設定部32を設けてもよい。図2に示す構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
In the configuration illustrated in FIG. 2, the charge power limit value Win may be a value that is greater than or equal to the allowable power of the circuit that charges the
電力制限値設定部32は、充電可能電力予測部28から出力された充電可能電力特性データに基づいて充電電力制限値を求める。ここで、電力制限値設定部32は、充電電力制限値を求めるための所定のWin演算用時間tcを予め記憶しているものとする。電力制限値設定部32は、充電可能電力特性データを参照し、基準時刻t0からWin演算用時間tcが経過したときにおける充電可能電力を充電電力制限値Winとして求める。電力制限値設定部32は、充電電力制限値Winを電力制御装置12に出力する。図5(b)の例では、基準時刻t0からWin演算用時間tcが経過したときの縦軸の値が充電電力制限値Winとして求められる。このような処理によって、現時点での実際の電池状態量BSを初期値とし、一定電圧Vcで時間tcの間充電し続けることができる電力の予測値が充電電力制限値Winとして求められる。
The power limit
電力制限値演算装置24は、充電電力制限値Winを求める処理を所定の時間tdごとに行い、充電電力制限値Winを時間間隔tdで電力制御装置12に出力する。電力制御装置12は、充電電力制限値Winを超えないよう電池10を充電する。
The power limit
充電可能電力特性が示す値は充電電圧制限値Vcを大きくする程大きくなり、求められる充電電力制限値Winは大きくなる。さらに、図5(b)に示されるように、充電可能電力特性が示す値はWin演算用時間tcを短くする程大きくなり、求められる充電電力制限値Winは大きくなる。電池を所定の充電深度まで充電するのに要する時間は、充電電力が大きい程短くなる。一方、所定値以上の充電容量を維持できる期間等で定義される電池の寿命は、充電電力が大きい程短くなる。したがって、充電電圧制限値VcおよびWin演算用時間tcは、電池10の寿命と充電時間の迅速性とを鑑みて実験等に基づいて決定することが好ましい
The value indicated by the chargeable power characteristic increases as the charge voltage limit value Vc increases, and the required charge power limit value Win increases. Further, as shown in FIG. 5B, the value indicated by the chargeable power characteristic increases as the Win calculation time tc is shortened, and the required charging power limit value Win increases. The time required to charge the battery to a predetermined charging depth is shorter as the charging power is larger. On the other hand, the life of the battery defined by a period or the like in which a charge capacity equal to or greater than a predetermined value can be maintained becomes shorter as the charging power is larger. Therefore, the charging voltage limit value Vc and the Win calculation time tc are preferably determined based on experiments in consideration of the life of the
図7に第3実施例に係る電力制限値演算装置24の構成を示す。この実施例では、充電許容電圧生成部54が、電池状態量BSに基づいて充電電圧制限値Vcを求める。そして求められた充電電圧制限値Vcを充電可能電力予測部28に出力する。図6に示した第2実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 7 shows the configuration of the power limit
電池状態量推定部26は、電池状態量BSに基づいて電池10の充電深度を求める。そして、電池状態量BSおよび充電深度を充電可能電力予測部28および充電許容電圧生成部54に出力する。ここで、充電深度とは、満充電時の充電電荷量に対する現時点で充電されている電荷量の割合を示す量をいう。電気化学的モデルにおいては、充電深度は、負極34の活物質40内のリチウムイオン濃度cSにより求めることができる。
The battery state
充電許容電圧生成部54は、充電深度と充電電圧制限値Vcとを対応付けた充電深度対電圧制限値テーブルを記憶している。充電許容電圧生成部54は、充電深度対電圧制限値テーブルを参照し、求められた充電深度に対応する充電電圧制限値Vcを求める。
The charge allowable
図8に、充電深度対電圧制限値テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図8の横軸は充電深度を示し縦軸は充電電圧制限値Vcを示す。図8の例では、充電深度が所定の閾値SOCt1未満のときは、充電深度の変化に対し充電電圧制限値Vcは一定とする。一方、充電深度が所定の閾値SOCt1以上のときは、充電深度が増加すると共に充電電圧制限値Vcを減少させる。 FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship indicated by the charging depth versus voltage limit value table. The horizontal axis of FIG. 8 indicates the charging depth, and the vertical axis indicates the charging voltage limit value Vc. In the example of FIG. 8, when the charging depth is less than the predetermined threshold SOCt1, the charging voltage limit value Vc is constant with respect to the change in the charging depth. On the other hand, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold SOCt1, the charging depth is increased and the charging voltage limit value Vc is decreased.
充電深度SOC1、SOC2およびSOC3の間に、SOCt1<SOC1<SOC2<SOC3の関係があるとき、それぞれに対応する充電電圧制限値Vc1、Vc2、およびVc3の関係は、Vc1>Vc2>Vc3となる。これによって、充電許容電圧生成部54が出力する充電電圧制限値の時間波形は、それぞれ、図9(a)の時間波形56−1、56−2、および56−3のようになる。そして、図9(a)の時間波形56−1、56−2、および56−3に対応して、充電可能電力予測部28において求められる充電可能電力特性は、それぞれ、図9(b)の特性58−1、58−2、および58−3のようになる。特性58−1、58−2、および58−3からは、共通のWin演算用時間tcに対して、それぞれ、充電電力制限値Win1、Win2、およびWin3が求められる。これらの充電電力制限値には、Win1>Win2>Win3の関係がある。
When there is a relationship of SOCt1 <SOC1 <SOC2 <SOC3 between the charging depths SOC1, SOC2 and SOC3, the relationship of the charging voltage limit values Vc1, Vc2 and Vc3 corresponding to each is Vc1> Vc2> Vc3. As a result, the time waveforms of the charge voltage limit value output by the charge allowable
このように、本実施例では、充電許容電圧生成部54は、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程その値が小さくなるよう充電電圧制限値Vcを決定する。これによって、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。
Thus, in the present embodiment, when the charge depth becomes equal to or greater than the predetermined threshold, the charge allowable
一般に、電池は、充電深度が大きい場合には迅速な充電を要さない場合が多い。したがって、本実施例によれば、充電深度が所定の閾値以上であるときには充電電力を小さくし、電池10への電気的負担を小さくすることができる。
In general, batteries often do not require quick charging when the charging depth is large. Therefore, according to the present embodiment, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold value, the charging power can be reduced and the electrical burden on the
なお、ここでは、充電深度を用いた処理について説明したが、電池状態量BSから求め得る電池10の充電状態を示すその他の量を用いても同様の処理を行うことができる。また、図2に示す第1実施例と同様、電力制限値設定部32を用いない構成としてもよい。
Here, the processing using the charging depth has been described, but the same processing can be performed using other amounts indicating the charging state of the
図10に第4実施例に係る電力制限値演算装置24の構成を示す。この実施例では、演算用時間調整部60が電池状態量BSに基づいてWin演算用時間tcを求め電力制限値設定部32に出力する。図6に示した第2実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 10 shows the configuration of the power limit
電池状態量推定部26は、電池状態量BSおよび電池10の充電深度を充電可能電力予測部28および演算用時間調整部60に出力する。
The battery state
演算用時間調整部60は、充電深度とWin演算用時間tcとを対応付けた充電深度対演算用時間テーブルを記憶する。演算用時間調整部60は、充電深度対演算用時間テーブルを参照し、求められた充電深度に対応するWin演算用時間tcを求め、電力制限値設定部32に出力する。電力制限値設定部32は、演算用時間調整部60から出力されたWin演算用時間tcに対応した充電電力制限値Winを求める。
The calculation
図11に、充電深度対演算用時間テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図11の横軸は充電深度を示し縦軸はWin演算用時間tcを示す。図11の例では、充電深度が所定の閾値SOCt2未満のときは、充電深度の変化に対しWin演算用時間tcは一定とする。一方、充電深度が所定の閾値SOCt2以上のときは、充電深度が増加すると共にWin演算用時間tcを長くする。 FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship indicated by the charging depth versus calculation time table. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the charging depth, and the vertical axis indicates the time tc for Win calculation. In the example of FIG. 11, when the charging depth is less than the predetermined threshold SOCt2, the Win calculation time tc is constant with respect to the change in the charging depth. On the other hand, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold SOCt2, the charging depth increases and the Win calculation time tc is lengthened.
充電深度SOC1、SOC2およびSOC3の間に、SOCt2<SOC1<SOC2<SOC3の関係があるとき、それぞれに対応するWin演算用時間tc1、tc2、およびtc3の関係は、tc1<tc2<tc3となる。これによって、演算用時間調整部60が出力するWin演算用時間に対応して求められる充電電力制限値は、図12に示すように、それぞれ、Win1、Win2およびWin3となる。これらの充電電力制限値には、Win1>Win2>Win3の関係がある。
When there is a relationship of SOCt2 <SOC1 <SOC2 <SOC3 between the charging depths SOC1, SOC2 and SOC3, the relationship of the Win calculation times tc1, tc2 and tc3 corresponding to each is tc1 <tc2 <tc3. As a result, the charging power limit values obtained corresponding to the Win calculation time output from the calculation
このように、本実施例では、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程それによって示される時間が長くなるようWin演算用時間tcが求められる。これによって、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。したがって、上記の第3実施例と同様、充電深度が所定の閾値以上であるときには充電電力を小さくし、電池10への電気的負担を小さくすることができる。なお、ここでは、充電深度を用いた処理について説明したが、電池状態量BSから求め得る電池10の充電状態を示すその他の量を用いても同様の処理を行うことができる。
As described above, in this embodiment, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold, the time tc for calculating the Win is calculated so that the time indicated by the charging depth increases. As a result, when the charging depth becomes equal to or greater than a predetermined threshold, the charging power limit value Win can be reduced as the charging depth increases. Therefore, as in the third embodiment, when the charging depth is equal to or greater than a predetermined threshold, the charging power can be reduced and the electrical burden on the
図13に第5実施例に係る電力制限値演算装置24の構成を示す。この実施例は、第3実施例における充電許容電圧生成部54と、第4実施例における演算用時間調整部60とを組み合わせたものである。図7に示した第3実施例の構成部および図10に示した第4実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 13 shows the configuration of the power limit
本実施例では、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程その値が小さくなるよう充電電圧制限値Vcを決定する。さらに、本実施例では、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程それによって示される時間が長くなるよう、Win演算用時間tcを求める。これによって、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。充電許容電圧生成部54および演算用時間調整部60の組み合わせにより、充電深度が所定の閾値以上であるときに電池10への電気的負担を小さくするという効果を大きくすることができる。
In the present embodiment, when the charging depth is equal to or greater than a predetermined threshold, the charging voltage limit value Vc is determined so that the value decreases as the charging depth increases. Furthermore, in the present embodiment, when the charging depth is equal to or greater than a predetermined threshold, the Win calculation time tc is determined so that the time indicated by the charging depth increases. As a result, when the charging depth becomes equal to or greater than a predetermined threshold, the charging power limit value Win can be reduced as the charging depth increases. The combination of the allowable charging
図14に本発明の別の実施形態に係る車両用電力制御システムの構成を示す。図1の車両用電力制御システムの構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。電池診断/電力制限値演算装置62は電池診断モード時に電池10に流れる電流を変化させ、これに伴う電池10の出力電圧の変化に基づいて電池10の電池モデルパラメータ、電池10の劣化度等を求める。そして、求められた電池モデルパラメータ、劣化度等を用い(M1)式〜(M15)式より充電電力制限値Winを求める。
FIG. 14 shows a configuration of a vehicle power control system according to another embodiment of the present invention. The same components as those of the vehicle power control system of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The battery diagnosis / power limit
図15に第1実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置62の構成を示す。図2に示す電力制限値演算装置24と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。この実施例は、電池10の交換電流密度i0および拡散係数Dsを測定する電池特性決定部66を備える。
FIG. 15 shows the configuration of the battery diagnosis / power limit
電池10の両端には、それぞれモード切り換えスイッチ64が接続される。モード切り換えスイッチ64は、通常走行モード時には、電池10を電力制御装置12に接続する。一方、電池診断モード時には、電池10を電池診断/電力制限値演算装置62に接続する。電池診断モード時に、電池診断/電力制限値演算装置62は、電池10に流れる電流の時間波形が、例えば、図16(a)に示す時間波形となるよう、電池10に流れる電流の制御を行う。図16(a)の横軸は時間を示し縦軸は電池10に流れる充電電流を示す。図16(a)の電流時間波形は、時刻t1で電池10の充電電流がある初期値I1から診断電流値I2となり、その後時刻t2まで診断電流値I2を維持した後、初期値I1に戻る。図16(b)に、このときの電池電圧測定値Vbpの時間波形の例を示す。横軸は時間を示し縦軸は電池電圧測定値Vbpを示す。
A
電池特性決定部66は、図16(a)のように電池10の電流が変化したときにおける電池電圧測定値Vbp、電池電流測定値Ibp、および電池温度測定値Tbpの各時間変化に基づいて、図4に掲げる電池モデルパラメータのうち交換電流密度i0および拡散係数Dsを求める。
The battery
電池特性決定部66は、求められた交換電流密度i0および拡散係数Dsを、電池状態量推定部26および充電可能電力予測部28に出力する。
The battery
電池状態量推定部26は、先に用いていた交換電流密度i0および拡散係数Dsを、電池特性決定部66から新たに与えられた交換電流密度i0および拡散係数Dsに更新し、電池状態量BSを求める。充電可能電力予測部28は、先に用いていた交換電流密度i0および拡散係数Dsを、電池特性決定部66から新たに与えられた交換電流密度i0および拡散係数Dsに更新し、充電可能電力特性を求める。
The battery state
本実施例によれば、経時変化等により電池10の交換電流密度i0および拡散係数Dsが変化した場合であっても、変化後の交換電流密度i0および拡散係数Dsを用いて適切な充電制御を行うことができる。
According to this embodiment, even when the exchange current density i 0 and the diffusion coefficient D s of the
電池診断モードの処理は、イグニッションオン時等、車両用電力制御システムが動作可能な状態で車両が停止している時に行うことが好適である。 The processing in the battery diagnosis mode is preferably performed when the vehicle is stopped with the vehicle power control system operable, such as when the ignition is on.
図17に第2実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置62の構成を示す。この実施例では、劣化度推定部68が、電池診断モード時の電池電流測定値Ibp、電池電圧測定値Vbp、および電池温度測定値Tbpに基づいて電池10の劣化度を求め、充電許容電圧生成部30に出力する。充電許容電圧生成部30は、劣化度推定部68によって求められた劣化度に基づいて充電電圧制限値Vcを決定する。図15に示した第1実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 17 shows the configuration of the battery diagnosis / power limit
電池診断/電力制限値演算装置62は、電池診断モード時に、電池10に流れる電流の時間波形が、例えば、図16(a)に示す時間波形となるよう、電池10に流れる電流を制御する。劣化度推定部68は、図16(a)のように電池10の電流が変化したときにおける電池電圧測定値Vbp、電池電流測定値Ibp、および電池温度測定値Tbpの各時間変化に基づいて電池10の劣化度を求める。ここで、電池10の劣化度は、例えば、SOH(State Of Health)等によって評価することができる。SOHは、新品時における、電池を満充電状態にした場合に放電可能な電荷量(満充電時放電可能電荷量)に対する、現時点における満充電時放電可能電荷量の比として定義される。SOHは、電池モデルパラメータの値とSOHとの関係を実験等によって定めたテーブルを参照することで求めることができる。
The battery diagnosis / power limit
充電許容電圧生成部30は、劣化度と充電電圧制限値Vcとを対応付けた劣化度対電圧制限値テーブルを記憶する。充電許容電圧生成部30は、劣化度対電圧制限値テーブルを参照し、求められた劣化度に対応する充電電圧制限値Vcを求める。
The allowable charge
図18に、劣化度対電圧制限値テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図18の横軸は劣化度を示し縦軸は充電電圧制限値Vcを示す。図18の例では、劣化度が所定の閾値Ht1未満のときは、劣化度の変化に対し充電電圧制限値Vcは一定とする。一方、劣化度が所定の閾値Ht1以上のときは、劣化度が増加すると共に充電電圧制限値Vcを減少させる。 FIG. 18 is a graph showing an example of the relationship indicated by the deterioration degree vs. voltage limit value table. The horizontal axis in FIG. 18 indicates the degree of deterioration, and the vertical axis indicates the charging voltage limit value Vc. In the example of FIG. 18, when the deterioration level is less than the predetermined threshold value Ht1, the charging voltage limit value Vc is constant with respect to the change in the deterioration level. On the other hand, when the deterioration level is equal to or greater than the predetermined threshold value Ht1, the deterioration level increases and the charging voltage limit value Vc is decreased.
劣化度H4、H5およびH6の間に、Ht1<H4<H5<H6の関係があるとき、それぞれに対応する充電電圧制限値Vc4、Vc5、およびVc6の関係は、Vc4>Vc5>Vc6となる。これによって、充電許容電圧生成部30が出力する充電電圧制限値Vcの波形は、それぞれ、図19(a)の時間波形70−4、70−5、および70−6のようになる。そして、図19(a)の時間波形70−4、70−5、および70−6に対応して、充電可能電力予測部28において求められる充電可能電力特性は、それぞれ、図19(b)の特性72−4、72−5、および72−6のようになる。特性72−4、72−5、および72−6からは、共通のWin演算用時間tcに対して、それぞれ、充電電力制限値Win4、Win5、およびWin6が求められる。これらの充電電力制限値には、Win4>Win5>Win6の関係がある。
When there is a relationship of Ht1 <H4 <H5 <H6 between the degradation levels H4, H5, and H6, the relationship between the charge voltage limit values Vc4, Vc5, and Vc6 corresponding to each is Vc4> Vc5> Vc6. As a result, the waveforms of the charge voltage limit value Vc output by the charge allowable
このように、本実施例では、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程その値が小さくなるよう充電電圧制限値Vcを決定する。これによって、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。 As described above, in this embodiment, when the deterioration level is equal to or greater than the predetermined threshold value, the charging voltage limit value Vc is determined so that the larger the deterioration level, the smaller the value. As a result, when the degree of deterioration exceeds a predetermined threshold, the charging power limit value Win can be reduced as the degree of deterioration increases.
電池は、劣化度が大きくなったときには迅速な充電を行わず、できるだけ寿命を延ばすことが好ましい。本実施例によれば、劣化度が所定の閾値以上であるときには充電電力を小さくし、電池10の寿命を長くすることができる。
It is preferable to extend the life of the battery as much as possible without performing quick charging when the degree of deterioration increases. According to the present embodiment, when the degree of deterioration is equal to or greater than a predetermined threshold, the charging power can be reduced and the life of the
なお、図15および図17にそれぞれ示す、第1および第2実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置62については、図2に示す電力制限値演算装置24と同様、電力制限値設定部32を用いない構成としてもよい。
15 and 17, the battery diagnosis / power limit
図20に第3実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置62の構成を示す。この実施例では、劣化度推定/演算用時間調整部74が、電池診断モード時の電池電圧測定値Vbp、電池電流測定値Ibp、および電池温度測定値Tbpに基づいてWin演算用時間tcを求め、電力制限値設定部32に出力する。図15に示した第1実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 20 shows the configuration of the battery diagnosis / power limit
電池診断/電力制限値演算装置62は、電池診断モード時に電池10に流れる電流の時間波形が、例えば、図16(a)に示す時間波形となるよう、電池10に流れる電流を制御する。劣化度推定/演算用時間調整部74は、図16(a)のように電池10の電流が変化したときにおける電池電圧測定値Vbp、電池電流測定値Ibp、および電池温度測定値Tbpの各時間変化に基づいて、電池10の劣化度を求める。
The battery diagnosis / power limit
劣化度推定/演算用時間調整部74は、劣化度とWin演算用時間tcとを対応付けた劣化度対演算用時間テーブルを記憶する。劣化度推定/演算用時間調整部74は、劣化度対演算用時間テーブルを参照し、求められた劣化度に対応するWin演算用時間tcを求め、電力制限値設定部32に出力する。電力制限値設定部32は、演算用時間調整部60から出力されたWin演算用時間tcに対応した充電電力制限値Winを求める。
The degradation degree estimation / calculation
図21に、劣化度対演算用時間テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図21の横軸は劣化度を示し縦軸はWin演算用時間tcを示す。図21の例では、劣化度が所定の閾値Ht2未満のときは、劣化度の変化に対しWin演算用時間は一定とする。一方、劣化度が所定の閾値Ht2以上のときは、劣化度が増加すると共にWin演算用時間を長くする。 FIG. 21 is a graph showing an example of the relationship indicated by the deterioration degree versus calculation time table. In FIG. 21, the horizontal axis represents the degree of deterioration, and the vertical axis represents the time tc for Win calculation. In the example of FIG. 21, when the deterioration level is less than the predetermined threshold value Ht2, the Win calculation time is constant with respect to the change in the deterioration level. On the other hand, when the degree of deterioration is equal to or greater than the predetermined threshold value Ht2, the degree of deterioration increases and the Win calculation time is lengthened.
劣化度H4、H5およびH6の間に、Ht2<H4<H5<H6の関係があるとき、それぞれに対応するWin演算用時間tc4、tc5、およびtc6の関係は、tc4<tc5<tc6となる。これによって、劣化度推定/演算用時間調整部74が出力するWin演算用時間tcに対応して求められる充電電力制限値は、図22に示すように、それぞれ、Win4、Win5およびWin6となる。これらの充電電力制限値には、Win4>Win5>Win6の関係がある。
When there is a relationship of Ht2 <H4 <H5 <H6 between the degradation levels H4, H5 and H6, the relationship of the Win calculation times tc4, tc5 and tc6 corresponding to each is tc4 <tc5 <tc6. As a result, the charging power limit values obtained corresponding to the Win calculation time tc output from the deterioration level estimation / calculation
このように、本実施例では、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程それが示す時間が長くなるようWin演算用時間tcが求められる。これによって、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。これによって、上記の第2実施例と同様、劣化度が所定の閾値以上であるときには充電電力を小さくし、電池10の寿命を長くすることができる。
As described above, in this embodiment, when the deterioration level is equal to or greater than the predetermined threshold value, the Win calculation time tc is determined so that the time indicated by the deterioration level increases as the deterioration level increases. As a result, when the degree of deterioration exceeds a predetermined threshold, the charging power limit value Win can be reduced as the degree of deterioration increases. As a result, as in the second embodiment, when the degree of deterioration is greater than or equal to a predetermined threshold, the charging power can be reduced and the life of the
図23に第4実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置62の構成を示す。この電力制限値演算装置は、第2実施例における劣化度推定部68と、第3実施例における劣化度推定/演算用時間調整部74とを組み合わせたものである。図17に示した第2実施例の構成部および図20に示した第3実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 23 shows the configuration of the battery diagnosis / power limit
本実施例では、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程その値が小さくなるよう、充電電圧制限値が決定される。さらに、本実施例では、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程それが示す時間が長くなるよう、Win演算用時間tcが求められる。これによって、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。劣化度推定/電圧制限値設定部68と劣化度推定/演算用時間調整部74との組み合わせにより、電池10の寿命を長くするという効果を大きくすることができる。
In the present embodiment, when the deterioration level is equal to or greater than a predetermined threshold, the charging voltage limit value is determined such that the larger the deterioration level, the smaller the value. Furthermore, in the present embodiment, when the deterioration level is equal to or greater than a predetermined threshold, the Win calculation time tc is determined so that the time indicated by the deterioration level increases as the deterioration level increases. As a result, when the degree of deterioration exceeds a predetermined threshold, the charging power limit value Win can be reduced as the degree of deterioration increases. By combining the deterioration level estimation / voltage limit
第1の実施形態に係る電力制限値演算装置24の第4実施例、および第2の実施形態に係る電池診断/電力制限値演算装置62の第2実施例は、組み合わせることが可能である。この組み合わせによる電池診断/電力制限値演算装置62を図24に示す。図10および図17に示す構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
The fourth example of the power limit
この電池診断/電力制限値演算装置62は、充電電圧制限値Vcを劣化度推定部68および充電許容電圧生成部30により求め、Win演算用時間tcの調整を演算用時間調整部60により行うものである。
The battery diagnosis / power limit
また、第1の実施形態に係る電力制限値演算装置24の第3実施例、および第2の実施形態に係る電池診断/電力制限値演算装置62の第3実施例は、組み合わせることが可能である。この組み合わせによる電池診断/電力制限値演算装置62を図25に示す。図7および図20に示す構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
Further, the third example of the power limit
この電池診断/電力制限値演算装置62は、充電電圧制限値を充電許容電圧生成部54により求め、Win演算用時間tcの調整を劣化度推定/演算用時間調整部74により行うものである。
The battery diagnosis / power limit
10 電池、12 電力制御装置、14 モータジェネレータ、16 操作部、18 電流センサ、20 電圧センサ、22 温度センサ、24 電力制限値演算装置、26 電池状態量推定部、28 充電可能電力予測部、30,54 充電許容電圧生成部、32 電力制限値設定部、34 負極、36 正極、38 セパレータ、40,42 活物質、44 負極コレクタ、46 正極コレクタ、48 負極端子、50 正極端子、52 外部回路、56−1〜56−3,70−4〜70−6 充電電圧制限値時間波形、58−1〜58−3,72−4〜72−6 充電可能電力特性、60 演算用時間調整部、62 電池診断/電力制限値演算装置、64 モード切り換えスイッチ、66 電池特性決定部、68 劣化度推定部、74 劣化度推定/演算用時間調整部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記センサの各測定結果に基づいて、前記電池についての電池モデル式から、前記電池の電池モデルパラメータを含む電池状態量を求める電池状態量推定部と、
前記電池を一定電圧充電する場合における前記電池への充電電力を、前記電池モデル式に基づき、前記電池を充電する際の充電可能電力として求めるため、充電電圧制限値を設定する充電許容電圧生成部と、
前記充電電圧制限値の電圧で前記電池を一定電圧充電する場合における前記電池への充電電力の時間変化を、前記電池モデル式に基づき、充電可能電力特性として求める充電可能電力予測部であって、前記充電電圧制限値と前記電池状態量とに基づいて、当該充電可能電力特性を求める充電可能電力予測部と、
を備え、
前記充電可能電力特性に基づいて、実際に前記電池を充電する際の充電電力制限値を求めることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 A sensor for measuring a current flowing through a battery for supplying vehicle driving power , an output voltage of the battery, and a temperature of the battery ;
A battery state quantity estimation unit for obtaining a battery state quantity including a battery model parameter of the battery from a battery model formula for the battery based on each measurement result of the sensor ;
A charge allowable voltage generation unit that sets a charging voltage limit value in order to obtain charging power to the battery when charging the battery at a constant voltage as chargeable power when charging the battery based on the battery model formula When,
A chargeable power prediction unit for obtaining a change in charging power to the battery over time when charging the battery at a constant voltage with a voltage of the charging voltage limit value as a chargeable power characteristic based on the battery model formula, Based on the charge voltage limit value and the battery state quantity , a chargeable power prediction unit for obtaining the chargeable power characteristic ,
With
The chargeable based on power characteristics, actually the battery charge power limit value calculation device according to claim Rukoto calculated charging power limit value in charging the.
前記充電可能電力特性は、充電可能電力が充電開始後に増加して最大となり、その後時間の経過と共に小さくなる特性であり、
前記充電電力制限値演算装置は、前記充電可能電力特性に基づいて、前記電池モデル式による演算上の初期時刻にあたる基準時刻から所定の時間が経過した時における充電可能電力を、前記充電電力制限値として求める電力制限値設定部を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 1,
The chargeable power characteristic is a characteristic that the chargeable power increases and becomes maximum after the start of charging, and then decreases with time.
The charging power limit value calculation unit, on the basis of the chargeable power characteristics, a rechargeable power observed when a predetermined time has elapsed from the reference time corresponding to the initial time on calculation by the battery model equation, the limit charging power A charging power limit value calculation device comprising a power limit value setting unit obtained as follows.
前記電池状態量推定部は、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、
前記充電電力制限値演算装置は、求められた充電深度が大きい程長い時間を前記所定の時間として定める時間調整部を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 2,
The battery state quantity estimation unit obtains a charging depth of the battery based on the battery state quantity,
The charging power limit value calculation unit, charging power limit value calculation apparatus characterized by obtaining Bei between adjuster when as stipulated how long have long as the obtained state of charge is larger as the predetermined time.
前記電池の充電能力の劣化度であって、満充電時放電可能電荷量の経時変化によって表される劣化度を求める劣化度推定部と、
前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程長い時間を前記所定の時間として定める時間調整部と、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 2,
A deterioration degree estimation unit for obtaining a deterioration degree of the chargeability of the battery, and obtaining a deterioration degree represented by a change with time of a charge amount that can be discharged at full charge ;
And during adjustment portion when the amount of time as has long large deterioration degree determined by said deterioration degree estimation portion shall be determined as the predetermined time,
Charge power limit value calculation apparatus characterized by obtaining Bei a.
前記充電許容電圧生成部は、
前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい値を前記充電電圧制限値として設定することを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 4,
The charge allowable voltage generator is
Charge power limit value calculation unit, characterized in that you set a smaller value the larger the deterioration degree determined by said deterioration degree estimation portion as the charging voltage limit value.
前記電池の充電能力の劣化度であって、満充電時放電可能電荷量の経時変化によって表される劣化度を求める劣化度推定部を備え、
前記充電許容電圧生成部は、
前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい値を前記充電電圧制限値として設定することを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 3,
A deterioration degree of the charge capacity of the previous SL cell includes a deterioration degree estimation unit for obtaining a degradation degree represented by the aging of the fully charged during discharge charge quantity,
The charge allowable voltage generator is
Charge power limit value calculation unit, characterized in that you set a smaller value the larger the deterioration degree determined by said deterioration degree estimation portion as the charging voltage limit value.
前記電池状態量推定部は、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、
前記充電許容電圧生成部は、前記充電深度が大きい程小さい値を前記充電電圧制限値として設定することを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 4,
The battery state quantity estimation unit obtains a charging depth of the battery based on the battery state quantity,
The chargeable voltage generator, before charging power limit value calculation unit, characterized in that you set the smaller value as KiTakashi electrostatic depth is greater as the charge voltage limit.
前記電池に流れる電流を変化させる電池電流制御部と、
前記電池電流制御部による電流変化に対する前記電池の出力電圧の変化に基づいて、前記電池について、交換電流密度および拡散係数を含む特性定数を求める電池特性決定部と、
を備え、
前記電池状態量推定部は、
前記センサの各測定結果に加えて、前記電池特性決定部によって求められた特性定数に基づいて前記電池状態量を求め、
前記充電可能電力予測部は、
前記充電電圧制限値および前記電池状態量に加えて、前記電池特性決定部によって求められた特性定数に基づいて前記充電可能電力特性を求めることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 7,
A battery current controller for changing the current flowing through the battery;
A battery characteristic determination unit that obtains a characteristic constant including an exchange current density and a diffusion coefficient for the battery based on a change in the output voltage of the battery with respect to a current change by the battery current control unit;
Equipped with a,
The battery state quantity estimator is
In addition to the measurement result of the sensor, it obtains the battery state quantity based on the characteristic constants obtained by said battery characteristic determining unit,
The rechargeable power prediction unit
Wherein in addition to the charging voltage limit value and the battery state quantity, the battery characteristic determining unit charging power limit value calculation unit, wherein the mel determined the chargeable power characteristics based on characteristics constant determined by.
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