JP6198352B2 - Secondary battery control device - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池制御装置に関する。   The present invention relates to a secondary battery control device.

電気自動車、ハイブリッド自動車又は燃料電池自動車に用いられている二次電池に対する充放電を効率良く行うために、二次電池の内部状態を推定し、推定結果に基づいた制御が行われている(特許文献1)。   In order to efficiently charge and discharge a secondary battery used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle, an internal state of the secondary battery is estimated, and control based on the estimation result is performed (patent) Reference 1).

特許文献1に記載の技術では二次電池の内部状態を推定する際に複数のモデルに基づいた複雑な演算が行われており、二次電池の制御に高い演算能力が要求される。また、二次電池の電力を動力源に用いる車両では、モータの駆動又は回生ブレーキによる充放電が頻繁に行われるため、充放電が行われる都度の推定には更に高い演算能力が要求される。   In the technique described in Patent Document 1, complicated calculation based on a plurality of models is performed when estimating the internal state of the secondary battery, and high calculation capability is required for controlling the secondary battery. Further, in a vehicle that uses the power of the secondary battery as a power source, charging / discharging by driving of a motor or regenerative braking is frequently performed, and thus higher calculation capability is required for estimation each time charging / discharging is performed.

しかし、車両に搭載されるマイクロコントローラ、例えばECU(Electronic Control Unit)に高い演算能力を有するプロセッサ又は演算回路を用いることはコストなどの観点から難しいという問題がある。   However, there is a problem that it is difficult to use a processor or a calculation circuit having high calculation capability for a microcontroller mounted on a vehicle, for example, an ECU (Electronic Control Unit), from the viewpoint of cost.

特許第4802945号公報Japanese Patent No. 4802945

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、二次電池の制御に要する演算量を削減しつつ二次電池の効率的な利用を可能にする二次電池制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a secondary battery control device that enables efficient use of a secondary battery while reducing the amount of computation required for controlling the secondary battery. To do.

上記目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、二次電池(例えば実施形態における二次電池2)を流れる電流値、前記二次電池の電圧値及び前記二次電池の温度に基づいて、前記二次電池の内部状態及び充電率を推定する電池状態推定部(例えば実施形態における電池状態推定部72)と、前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態に基づいて、前記二次電池の充電又は放電が行われた時間を示す動的充放電時間を算出する動的充放電時間算出部(例えば実施形態における動的充放電時間算出部73)と、前記二次電池の充電率と前記二次電池の温度との組み合わせごとに前記二次電池の入出力電力が対応付けられた電力テーブルを所定の動的充放電時間ごとに記憶する記憶部(例えば実施形態における記憶部74)と、前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の充電率と、前記充放電時間算出部により算出される動的充放電時間と、前記記憶部における複数の電力テーブルと、前記二次電池の温度とに基づいて、前記二次電池に入出力する電力の上限値を決定する電力決定部(例えば実施形態における許可電力決定部75)と、を備える。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is based on a current value flowing through a secondary battery (for example, the secondary battery 2 in the embodiment), a voltage value of the secondary battery, and a temperature of the secondary battery. Based on the internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit (for example, the battery state estimation unit 72 in the embodiment) for estimating the internal state and the charging rate of the secondary battery based on Based on the dynamic charge / discharge time calculation unit (for example, the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 in the embodiment) that calculates the dynamic charge / discharge time indicating the time when the secondary battery is charged or discharged, A storage unit that stores a power table in which input / output power of the secondary battery is associated with each combination of the charging rate of the secondary battery and the temperature of the secondary battery for each predetermined dynamic charge / discharge time (for example, implementation) Storage unit in form 4), the charging rate of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, the dynamic charge / discharge time calculated by the charge / discharge time calculation unit, a plurality of power tables in the storage unit, A power determination unit that determines an upper limit value of power to be input to and output from the secondary battery based on the temperature of the secondary battery (for example, the permitted power determination unit 75 in the embodiment).

請求項2に記載した発明では、前記動的充放電時間算出部は、前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態から前記二次電池の分極電圧を算出し、前記二次電池の仕様に応じて定められた電流値と前記内部状態と前記分極電圧とを用いて動的充放電時間を算出する。   In the invention described in claim 2, the dynamic charge / discharge time calculation unit calculates a polarization voltage of the secondary battery from an internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, and the secondary battery The dynamic charge / discharge time is calculated using the current value determined according to the battery specifications, the internal state, and the polarization voltage.

請求項3に記載した発明では、前記動的充放電時間算出部は、前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態から前記二次電池の分極電圧を算出し、前記二次電池の仕様に応じて定められた電力値と前記内部状態と前記分極電圧とを用いて動的充放電時間を算出する。   In the invention described in claim 3, the dynamic charge / discharge time calculation unit calculates a polarization voltage of the secondary battery from an internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, and the secondary battery The dynamic charge / discharge time is calculated using the power value determined according to the battery specifications, the internal state, and the polarization voltage.

請求項4に記載した発明では、前記動的充放電時間算出部は、前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態から前記二次電池の分極電圧を算出し、前記二次電池の仕様に応じて定められた電圧値と前記内部状態と前記分極電圧とを用いて動的充放電時間を算出する。   In the invention described in claim 4, the dynamic charge / discharge time calculation unit calculates a polarization voltage of the secondary battery from an internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, and the secondary battery A dynamic charge / discharge time is calculated using a voltage value determined according to battery specifications, the internal state, and the polarization voltage.

請求項5に記載した発明では、前記記憶部に記憶される電力テーブルには、前記二次電池を使用する際に予測される最も長い動的充放電時間の電力テーブルが含まれる。   In the invention described in claim 5, the power table stored in the storage unit includes a power table of the longest dynamic charge / discharge time predicted when the secondary battery is used.

請求項1に記載した発明によれば、二次電池の内部状態を推定し、二次電池2の内部状態に基づいて算出される動的充放電時間を用いて、二次電池に対する入出力電力を定めている。動的充放電時間は、二次電池の使用状況に応じて時々刻々と変化する分極を考慮して得られる値であり、この値を用いて入出力電力を決定することにより、二次電池の状態に即した入出力電力を得ることができ、二次電池を効率的に利用できる。また、二次電池の内部状態を推定し、動的充放電時間と推定した内部状態とから二次電池の入出力電力を決定することにより、演算量を増加させずに入出力電力の精度を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the internal state of the secondary battery is estimated, and the dynamic charge / discharge time calculated based on the internal state of the secondary battery 2 is used to input / output power to the secondary battery. Is stipulated. The dynamic charge / discharge time is a value obtained by taking into account the polarization that changes every moment according to the usage situation of the secondary battery, and by determining the input / output power using this value, Input / output power suitable for the state can be obtained, and the secondary battery can be used efficiently. In addition, by estimating the internal state of the secondary battery and determining the input / output power of the secondary battery from the dynamic charge / discharge time and the estimated internal state, the accuracy of the input / output power can be increased without increasing the amount of computation. Can be improved.

請求項2に記載した発明によれば、二次電池の仕様に応じて定められた電流値と、二次電池における内部状態及び分極電圧とから動的充放電時間を算出することにより、演算量の増加を抑えることができる。また、二次電池の利用状況に応じて大きく逐次変化する電流値を考慮せずとも、動的充放電時間を算出することができ、演算量の増加を抑えることができる。   According to the invention described in claim 2, by calculating the dynamic charge / discharge time from the current value determined according to the specifications of the secondary battery, the internal state and the polarization voltage in the secondary battery, Can be suppressed. In addition, the dynamic charge / discharge time can be calculated without taking into account the current value that varies greatly and sequentially according to the usage status of the secondary battery, and an increase in the amount of calculation can be suppressed.

請求項3に記載した発明によれば、二次電池の仕様に応じて定められた電力値と、二次電池における内部状態及び分極電圧とから動的充放電時間を算出することにより、演算量の増加を抑えることができる。また、二次電池の利用状況に応じて大きく逐次変化する電力値を考慮せずとも、動的充放電時間を算出することができ、演算量の増加を抑えることができる。   According to the invention described in claim 3, by calculating the dynamic charge / discharge time from the power value determined according to the specifications of the secondary battery and the internal state and polarization voltage in the secondary battery, Can be suppressed. In addition, the dynamic charge / discharge time can be calculated without taking into consideration the power value that varies greatly in accordance with the usage status of the secondary battery, and the increase in the amount of calculation can be suppressed.

請求項4に記載した発明によれば、二次電池の仕様に応じて定められた電圧値と、二次電池における内部状態及び分極電圧とから動的充放電時間を算出することにより、演算量の増加を抑えることができる。また、二次電池の利用状況に応じて大きく逐次変化する電圧値を考慮せずとも、動的充放電時間を算出することができ、演算量の増加を抑えることができる。   According to the invention described in claim 4, by calculating the dynamic charge / discharge time from the voltage value determined according to the specification of the secondary battery and the internal state and polarization voltage in the secondary battery, Can be suppressed. In addition, the dynamic charge / discharge time can be calculated without considering the voltage value that changes greatly in accordance with the usage status of the secondary battery, and the increase in the amount of calculation can be suppressed.

請求項5に記載した発明によれば、二次電池が使用される状況において最も厳しいと予測される利用状況における動的充放電時間に対応する電力テーブルを用いることにより、二次電池の利用状況に適した入出力電力を得ることができ、二次電池を効率的に利用できる。   According to the fifth aspect of the present invention, by using the power table corresponding to the dynamic charge / discharge time in the usage situation predicted to be the most severe in the situation where the secondary battery is used, the usage situation of the secondary battery Input / output power suitable for the battery can be obtained, and the secondary battery can be used efficiently.

本実施形態における電気自動車の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the electric vehicle in this embodiment. 本実施形態において用いる等価回路モデルの一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of the equivalent circuit model used in this embodiment. 本実施形態における電力テーブルの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the electric power table in this embodiment. 本実施形態においてバッテリECUが電力情報を決定する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process in which battery ECU determines electric power information in this embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、電気自動車を例にして説明する。本実施形態では、モータを駆動源とする電気自動車を例示するが、内燃機関とモータとを備えるハイブリッド電気自動車などの他の形態の電気自動車にも適用できる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with an electric vehicle as an example with reference to the drawings. In the present embodiment, an electric vehicle using a motor as a drive source is illustrated, but the present invention can also be applied to other forms of electric vehicles such as a hybrid electric vehicle including an internal combustion engine and a motor.

図1は、本実施形態における電気自動車1の構成例を示すブロック図である。電気自動車1は、二次電池2と、バッテリコントローラ3と、インバータ4と、温度センサ5と、電流計6と、バッテリECU7と、車両ECU8と、モータ10と、タイヤ11とを備える。電気自動車1は、二次電池2に蓄えられる電力をモータ10に供給して得られる動力をタイヤ11に伝達して走行する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an electric vehicle 1 according to the present embodiment. The electric vehicle 1 includes a secondary battery 2, a battery controller 3, an inverter 4, a temperature sensor 5, an ammeter 6, a battery ECU 7, a vehicle ECU 8, a motor 10, and a tire 11. The electric vehicle 1 travels by transmitting the power obtained by supplying the electric power stored in the secondary battery 2 to the motor 10 to the tire 11.

二次電池2は、直列に接続された複数の二次電池セルを備える。バッテリコントローラ3は、二次電池2の端子間における電圧と、二次電池2内部の二次電池セルそれぞれの電圧とを測定する。バッテリコントローラ3は、測定した二次電池2の端子間電圧及び各二次電池セルの電圧を示す電圧情報をバッテリECU7へ出力する。また、バッテリコントローラ3は、バッテリECU7から入力する制御情報に基づいて、二次電池2内部の二次電池セルそれぞれの電圧を均等化させる制御を二次電池2に対して行う。二次電池セルの電圧の均等化は、例えば二次電池セルごとに設けられた回路を用いて他の二次電池セルよりも電圧が高い二次電池セルに蓄えられた電力を放電させることにより行われる。制御情報は、例えば二次電池2内部の複数の二次電池セルのうち電力を放電させる二次電池セルと当該二次電池セルの放電時間との組み合わせを含む情報である。   The secondary battery 2 includes a plurality of secondary battery cells connected in series. The battery controller 3 measures the voltage between the terminals of the secondary battery 2 and the voltage of each secondary battery cell inside the secondary battery 2. The battery controller 3 outputs voltage information indicating the measured inter-terminal voltage of the secondary battery 2 and the voltage of each secondary battery cell to the battery ECU 7. Further, the battery controller 3 controls the secondary battery 2 to equalize the voltages of the secondary battery cells inside the secondary battery 2 based on the control information input from the battery ECU 7. The equalization of the voltage of the secondary battery cell is achieved by, for example, discharging the power stored in the secondary battery cell having a higher voltage than the other secondary battery cells using a circuit provided for each secondary battery cell. Done. Control information is information including the combination of the secondary battery cell which discharges electric power among the several secondary battery cells inside the secondary battery 2, and the discharge time of the said secondary battery cell, for example.

インバータ4は、車両ECU8から入力される動作指令に基づいて、二次電池2から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、変換により得られた三相交流電力をモータ10へ供給する。また、インバータ4は、車両ECU8から入力される動作指令に基づいて、モータ10において生じる三相交流電力を直流電力に変換し、変換により得られた直流電力を二次電池2へ供給する。すなわち、インバータ4は、車両ECU8の制御に基づいて、二次電池2に蓄えられた電力でモータ10を駆動する駆動動作と、モータ10において生じる電力を二次電池2へ蓄える回生動作とを行う。動作指令は、例えばインバータ4に対するPWM制御に用いられる信号であってインバータ4に設けられている各スイッチング素子のオン/オフを切り替えるタイミングを示す信号である。   The inverter 4 converts DC power supplied from the secondary battery 2 into three-phase AC power based on an operation command input from the vehicle ECU 8 and supplies the three-phase AC power obtained by the conversion to the motor 10. . Further, the inverter 4 converts three-phase AC power generated in the motor 10 into DC power based on an operation command input from the vehicle ECU 8 and supplies the DC power obtained by the conversion to the secondary battery 2. That is, the inverter 4 performs a driving operation for driving the motor 10 with the electric power stored in the secondary battery 2 and a regenerative operation for storing the electric power generated in the motor 10 in the secondary battery 2 based on the control of the vehicle ECU 8. . The operation command is, for example, a signal used for PWM control with respect to the inverter 4 and a signal indicating timing for switching on / off of each switching element provided in the inverter 4.

温度センサ5は、二次電池2の電池温度を測定し、測定結果を示す温度情報をバッテリECU7へ出力する。なお、温度センサ5は、二次電池2に複数設けられていてもよい。複数の温度センサ5が二次電池2に設けられている場合、各温度センサ5で測定された温度それぞれを示す温度情報がバッテリECU7へ出力される。   The temperature sensor 5 measures the battery temperature of the secondary battery 2 and outputs temperature information indicating the measurement result to the battery ECU 7. A plurality of temperature sensors 5 may be provided in the secondary battery 2. When the plurality of temperature sensors 5 are provided in the secondary battery 2, temperature information indicating each temperature measured by each temperature sensor 5 is output to the battery ECU 7.

電流計6は、二次電池2とインバータ4との間を流れる電流の電流値を計測し、計測結果を示す電流情報をバッテリECU7へ出力する。電流情報は、例えば二次電池2が放電しているときに負の値を示し、二次電池2が充電しているときに正の値を示す。なお、電流情報における電流値の正負は逆であってもよい。   The ammeter 6 measures the current value of the current flowing between the secondary battery 2 and the inverter 4 and outputs current information indicating the measurement result to the battery ECU 7. For example, the current information indicates a negative value when the secondary battery 2 is discharged, and indicates a positive value when the secondary battery 2 is charged. Note that the sign of the current value in the current information may be reversed.

バッテリECU7は、均等化制御部71と、電池状態推定部72と、動的充放電時間算出部73と、記憶部74と、許可電力決定部75とを備える。   The battery ECU 7 includes an equalization control unit 71, a battery state estimation unit 72, a dynamic charge / discharge time calculation unit 73, a storage unit 74, and a permitted power determination unit 75.

均等化制御部71は、バッテリコントローラ3から出力される電圧情報に基づいて、二次電池2内部の二次電池セル間の電圧差が予め定められた許容電圧差以下にさせる制御情報を生成する。均等化制御部71は、最も電圧が低い二次電池セル(以下「低電圧セル」という。)の電圧より電圧が一定値以上高い電圧の二次電池セル(以下「高電圧セル」という。)の有無を判定する。均等化制御部71は、高電圧セルがある場合、高電圧セルの電圧と低電圧セルの電圧との電圧差を、許容電圧差以下にさせるために高電圧セルごとに放電時間を算出する。放電時間は、二次電池セルごとに備えられた回路の抵抗器の抵抗値に基づいて算出される。   The equalization control unit 71 generates control information for causing the voltage difference between the secondary battery cells inside the secondary battery 2 to be equal to or less than a predetermined allowable voltage difference based on the voltage information output from the battery controller 3. . The equalization control unit 71 is a secondary battery cell (hereinafter referred to as “high voltage cell”) having a voltage higher than a voltage of a secondary battery cell (hereinafter referred to as “low voltage cell”) having the lowest voltage by a certain value or more. The presence or absence of is determined. When there is a high voltage cell, the equalization control unit 71 calculates a discharge time for each high voltage cell in order to make the voltage difference between the voltage of the high voltage cell and the voltage of the low voltage cell equal to or less than the allowable voltage difference. The discharge time is calculated based on the resistance value of the resistor of the circuit provided for each secondary battery cell.

電池状態推定部72は、バッテリコントローラ3から出力される電圧情報と、温度センサ5から出力される温度情報と、電流計6から出力される電流情報とそれぞれの時系列に基づいて、二次電池2の内部状態を推定する。電池状態推定部72は、推定により得られた二次電池2の内部状態を示す状態情報を、動的充放電時間算出部73と許可電力決定部75とへ出力する。電池状態推定部72は、二次電池2をモデル化した電池モデルにおける電圧、温度及び電流と、二次電池2における電圧、温度及び電流との差をカルマン・フィルタなどの適応フィルタを用いて小さくするように電池モデルの内部パラメータを逐次推定する。適応フィルタを用いた推定には、例えば電気自動車1を実際に走行させた際に得られた電流値やCCV(Close Circuit Voltage:閉路電圧)を用いてフィルタ係数を定めたフィルタや、公知の技術が用いられる。また、電池モデルには、例えば等価回路モデルが用いられる。   The battery state estimation unit 72 is a secondary battery based on the voltage information output from the battery controller 3, the temperature information output from the temperature sensor 5, the current information output from the ammeter 6, and the respective time series. 2 internal state is estimated. The battery state estimation unit 72 outputs state information indicating the internal state of the secondary battery 2 obtained by the estimation to the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 and the permitted power determination unit 75. The battery state estimation unit 72 reduces the difference between the voltage, temperature, and current in the battery model that models the secondary battery 2 and the voltage, temperature, and current in the secondary battery 2 by using an adaptive filter such as a Kalman filter. The internal parameters of the battery model are estimated sequentially. For the estimation using the adaptive filter, for example, a filter in which a filter coefficient is determined using a current value obtained when the electric vehicle 1 is actually traveled, CCV (Close Circuit Voltage), or a known technique is used. Is used. For example, an equivalent circuit model is used as the battery model.

図2は、本実施形態において用いる等価回路モデルの一例を示す回路図である。図2に示す等価回路は、二次電池2をモデル化した電池モデルを示す等価回路である。抵抗R、RとコンデンサCとは、分極により生じる電圧降下(分極電圧)における内部抵抗をモデル化した回路であり、抵抗RとコンデンサCとで定まる時定数を有する。ここでは、OCV(Open Circuit Voltage:開路電圧)は二次電池2に負荷R(インバータ4、モータ10)がない状態での端子間電圧であり、CCVは二次電池2に負荷Rがある状態での端子間電圧である。二次電池2をモデル化した回路は、抵抗RとコンデンサCとを並列に接続した並列回路と抵抗Rとが、負荷Rに直列に接続された回路である。抵抗RとコンデンサCとの並列回路における電圧降下をVとし、抵抗Rにおける電圧降下をIRとしている。また、抵抗Rに流れる電流をiとし、コンデンサCに流れる電流をiとしている。なお、時定数を与える要素として、抵抗RとコンデンサCとからなる並列回路に加えて、抵抗RとコンデンサC(n=2,3,…)とを並列に接続した並列回路を、抵抗Rに対して更に直列に接続した回路を電池モデルとして用いてもよい。 FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an equivalent circuit model used in the present embodiment. The equivalent circuit shown in FIG. 2 is an equivalent circuit showing a battery model obtained by modeling the secondary battery 2. The resistors R 0 and R 1 and the capacitor C 1 are circuits that model the internal resistance in a voltage drop (polarization voltage) caused by polarization, and have a time constant determined by the resistor R 1 and the capacitor C 1 . Here, OCV (Open Circuit Voltage) is a voltage between terminals when the secondary battery 2 has no load R (inverter 4, motor 10), and CCV is a state where the secondary battery 2 has the load R. This is the voltage between the terminals. A circuit that models the secondary battery 2 is a circuit in which a parallel circuit in which a resistor R 1 and a capacitor C 1 are connected in parallel and a resistor R 0 are connected in series to a load R. The voltage drop in the parallel circuit of the resistor R 1 and the capacitor C 1 is V C, and the voltage drop in the resistor R 0 is IR 0 . Further, the current flowing through the resistor R 1 and i R, has a current flowing through the capacitor C 1 and i C. In addition to the parallel circuit composed of the resistor R 1 and the capacitor C 1 , a parallel circuit in which the resistor R n and the capacitor C n (n = 2, 3,...) Are connected in parallel is used as an element that gives the time constant. A circuit further connected in series with the resistor R 0 may be used as the battery model.

電池状態推定部72が出力する状態情報には、抵抗R、Rの抵抗値と、コンデンサCの静電容量と、二次電池2のSOC(State of Charge:充電率)と、OCVとが含まれる。 The state information output by the battery state estimation unit 72 includes resistance values of the resistors R 0 and R 1 , capacitance of the capacitor C 1 , SOC (State of Charge) of the secondary battery 2, and OCV. And are included.

図1に戻り、本実施形態における説明を続ける。動的充放電時間算出部73は、オフボードで計測された二次電池2の充放電時間と内部状態との関係に基づいて、状態情報を用いて動的充放電時間を算出する。動的充放電時間は、所定の条件下において二次電池2の充電又は放電が行われた時間の推定値であって二次電池2の内部状態を反映した時間である。オフボードにおける計測とは、例えば測定器などにおいて二次電池2に対して所定時間の充電又は放電を行ったときの内部状態を示すパラメータを測定することである。内部状態を示すパラメータには、電池モデルにおいて用いられる抵抗R、RとコンデンサCと二次電池のOCVなどのパラメータが含まれる。 Returning to FIG. 1, the description of this embodiment will be continued. The dynamic charge / discharge time calculation unit 73 calculates the dynamic charge / discharge time using the state information based on the relationship between the charge / discharge time of the secondary battery 2 and the internal state measured off-board. The dynamic charge / discharge time is an estimated value of the time when the secondary battery 2 is charged or discharged under a predetermined condition, and is a time reflecting the internal state of the secondary battery 2. The off-board measurement refers to, for example, measuring a parameter indicating an internal state when the secondary battery 2 is charged or discharged for a predetermined time in a measuring instrument or the like. The parameters indicating the internal state include parameters such as resistors R 0 , R 1 , capacitor C 1, and OCV of the secondary battery used in the battery model.

記憶部74は、二次電池2の温度と二次電池2のSOCとの組み合わせごとに二次電池2の入出力電力が定められた複数の電力テーブルを予め記憶している。電力テーブルは、二次電池2の動的充放電時間ごとに設けられる。例えば、動的充放電時間が1秒、3秒及び10秒それぞれの電力テーブルが記憶部74に記憶される。温度とSOCとの組み合わせごとに定められる入出力電力は、二次電池2の特性に基づいて定められた入出力(充放電)可能な電力の上限値である。   The storage unit 74 stores in advance a plurality of power tables in which the input / output power of the secondary battery 2 is determined for each combination of the temperature of the secondary battery 2 and the SOC of the secondary battery 2. The power table is provided for each dynamic charge / discharge time of the secondary battery 2. For example, power tables for dynamic charge / discharge times of 1 second, 3 seconds, and 10 seconds are stored in the storage unit 74. The input / output power determined for each combination of temperature and SOC is an upper limit value of power that can be input / output (charge / discharge) determined based on the characteristics of the secondary battery 2.

図3は、本実施形態における電力テーブルの構成例を示す図である。電力テーブルは、予め定められた温度[℃]が割り当てられた複数の列と、予め定められた充電率[%]が割り当てられた複数の行とを有する。温度と充電率との組み合わせに対応する領域には、入出力電力P(j=1,2,3,…)が記憶されている。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a power table in the present embodiment. The power table has a plurality of columns to which a predetermined temperature [° C.] is assigned and a plurality of rows to which a predetermined charging rate [%] is assigned. Input / output power P j (j = 1, 2, 3,...) Is stored in an area corresponding to the combination of temperature and charging rate.

記憶部74に記憶される電力テーブルの動的充放電時間には、実際に電気自動車1を走行させて得られた動的充放電時間に基づいて選択された動的充放電時間が用いられる。選択方法としては、例えば実際に電気自動車1を走行させて得られた動的充放電時間のうち検出頻度の高い順に選択したり、実際に電気自動車1を走行させて得られた動的充放電時間の分布において現れた複数のピークに応じて選択したり、実際に電気自動車1を走行させて得られた動的充放電時間の分布において一定割合(±3σ)以上の動的充放電時間を含む範囲において所定数の時間を選択したりする。また、実際に電気自動車1を走行させて得られる動的充放電時間に加えて、複数の走行条件において電気自動車1を走行させて得られる動的充放電時間から、一般のユーザが電気自動車1を利用する状況において最も二次電池2に対して厳しい条件に基づいて予測される動的充放電時間を用いてもよい。ここで、最も二次電池2に対して厳しい条件とは、動的充放電時間が最も長くなる条件である。   The dynamic charge / discharge time selected based on the dynamic charge / discharge time actually obtained by running the electric vehicle 1 is used as the dynamic charge / discharge time of the power table stored in the storage unit 74. As a selection method, for example, the dynamic charging / discharging time obtained by actually driving the electric vehicle 1 is selected from the dynamic charging / discharging time obtained by actually driving the electric vehicle 1 in the descending order of detection frequency. A dynamic charge / discharge time of a certain rate (± 3σ) or more is selected in accordance with a plurality of peaks appearing in the time distribution, or in a dynamic charge / discharge time distribution obtained by actually running the electric vehicle 1. A predetermined number of times may be selected within the included range. Further, in addition to the dynamic charge / discharge time obtained by actually running the electric vehicle 1, the general user can obtain the electric vehicle 1 from the dynamic charge / discharge time obtained by running the electric vehicle 1 under a plurality of running conditions. The dynamic charge / discharge time predicted based on the severest conditions for the secondary battery 2 in the situation where the battery is used may be used. Here, the most severe condition for the secondary battery 2 is a condition in which the dynamic charge / discharge time is the longest.

図1に戻り、本実施形態における説明を続ける。許可電力決定部75は、動的充放電時間算出部73により算出される動的充放電時間と、電池状態推定部72により推定される状態情報と、温度センサ5により得られた温度情報とを入力する。許可電力決定部75は、動的充放電時間に基づいて選択した電力テーブルを記憶部74から読み出す。許可電力決定部75は、状態情報に含まれる二次電池2のSOCと温度情報が示す温度との組み合わせに対応する入出力電力を、読み出した電力テーブルから取得する。許可電力決定部75は、取得した入出力電力を示す電力情報を出力する。電力情報は、二次電池2に対して許容される入出力電力の上限値(以下「許可電力」という。)を示す情報である。許可電力は、二次電池2の利用状況に応じて時々刻々と変化する。許可電力決定部75は、動的充放電時間と、二次電池2の温度及びSOCとに基づいて、許可電力を逐次決定する。なお、許可電力決定部75は、予め定められた周期で許可電力を決定してもよいし、動的充放電時間と二次電池2の温度及びSOCとの変化に応じて許可電力を決定してもよい。あるいは、許可電力決定部75は、動的充放電時間と二次電池2の温度及びSOCとのいずれかに予め定められたしきい値以上の変化が生じたときに、許可電力を決定してもよい。また、温度情報が複数の温度を示す場合、許可電力決定部75は、温度ごとに取得した入出力電力のうち最大又は最小の入出力電力を電力情報として出力してもよいし、温度ごとに取得した入出力電力の平均値、最頻値又は中央値のいずれか1つを電力情報として出力してもよい。   Returning to FIG. 1, the description of this embodiment will be continued. The allowed power determination unit 75 includes the dynamic charge / discharge time calculated by the dynamic charge / discharge time calculation unit 73, the state information estimated by the battery state estimation unit 72, and the temperature information obtained by the temperature sensor 5. input. The permitted power determination unit 75 reads the power table selected based on the dynamic charge / discharge time from the storage unit 74. The allowed power determination unit 75 acquires input / output power corresponding to a combination of the SOC of the secondary battery 2 included in the state information and the temperature indicated by the temperature information from the read power table. The permitted power determination unit 75 outputs power information indicating the acquired input / output power. The power information is information indicating an upper limit value of input / output power allowed for the secondary battery 2 (hereinafter referred to as “permitted power”). The permitted power changes from moment to moment according to the usage status of the secondary battery 2. The permitted power determination unit 75 sequentially determines the permitted power based on the dynamic charge / discharge time, the temperature of the secondary battery 2 and the SOC. The permitted power determination unit 75 may determine the permitted power at a predetermined cycle, or may determine the permitted power according to changes in the dynamic charge / discharge time, the temperature of the secondary battery 2 and the SOC. May be. Alternatively, the permitted power determination unit 75 determines the permitted power when a change equal to or greater than a predetermined threshold occurs in any of the dynamic charge / discharge time, the temperature of the secondary battery 2, and the SOC. Also good. When the temperature information indicates a plurality of temperatures, the allowed power determination unit 75 may output the maximum or minimum input / output power among the input / output power acquired for each temperature as power information, or for each temperature. Any one of the average value, the mode value, and the median value of the acquired input / output power may be output as the power information.

記憶部74に記憶されている複数の電力テーブルにおいて、動的充放電時間算出部73により算出される動的充放電時間に対応する電力テーブルがない場合、許可電力決定部75は、動的充放電時間に近い時間が割り当てられている電力テーブルを用いた補間を行い、入出力電力を決定する。例えば動的充放電時間が1秒、3秒、8秒の電力テーブルが記憶部74に記憶されている場合に、動的充放電時間算出部73が5秒を動的充放電時間として算出したとき、許可電力決定部75は、3秒の電力テーブルから得られる入出力電力と、8秒の電力テーブルから得られる入出力電力とに基づいて、5秒における入出力電力を線形補間により算出する。また、この場合において、動的充放電時間算出部73が9秒を動的充放電時間として算出したときには、許可電力決定部75は、8秒の電力テーブルから得られる入出力電力を、9秒の入出力電力として決定してもよい。   When there is no power table corresponding to the dynamic charge / discharge time calculated by the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 in the plurality of power tables stored in the storage unit 74, the permitted power determination unit 75 Interpolation using a power table to which time close to the discharge time is allocated is performed to determine input / output power. For example, when a power table of dynamic charge / discharge times of 1 second, 3 seconds, and 8 seconds is stored in the storage unit 74, the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 calculates 5 seconds as the dynamic charge / discharge time. The permitted power determination unit 75 calculates the input / output power in 5 seconds by linear interpolation based on the input / output power obtained from the 3-second power table and the input / output power obtained from the 8-second power table. . In this case, when the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 calculates 9 seconds as the dynamic charge / discharge time, the permitted power determination unit 75 sets the input / output power obtained from the power table of 8 seconds to 9 seconds. The input / output power may be determined.

車両ECU8は、バッテリECU7から出力される状態情報及び電力情報を入力する。車両ECU8は、入力する状態情報及び電力情報、電気自動車1の走行速度、アクセル開度並びにブレーキ踏圧力などに基づいて、駆動動作又は回生動作のいずれを行うかを決定する。また、車両ECU8は、駆動動作又は回生動作におけるインバータ4に対する動作指令を、状態情報、電力情報、電気自動車1の走行速度、アクセル開度及びブレーキ踏圧力に基づいて決定する。車両ECU8は、決定した動作指令をインバータ4へ出力する。   The vehicle ECU 8 inputs state information and power information output from the battery ECU 7. The vehicle ECU 8 determines whether to perform the driving operation or the regenerative operation based on the input state information and power information, the traveling speed of the electric vehicle 1, the accelerator opening, the brake depression pressure, and the like. Moreover, vehicle ECU8 determines the operation command with respect to the inverter 4 in drive operation or regenerative operation based on state information, electric power information, the travel speed of the electric vehicle 1, an accelerator opening degree, and brake pedal pressure. The vehicle ECU 8 outputs the determined operation command to the inverter 4.

本実施形態における電気自動車1では、バッテリECU7が、推定された二次電池2の状態と、測定された電圧値、電流値及び温度とに基づいて動的充放電時間を算出し、動的充放電時間と温度とSOCとに基づいて二次電池2に対する充放電の上限値(許可電力)を決定する。バッテリECU7により決定された許可電力に基づいて、車両ECU8がインバータ4を介してモータ10を制御する。   In the electric vehicle 1 in the present embodiment, the battery ECU 7 calculates the dynamic charge / discharge time based on the estimated state of the secondary battery 2 and the measured voltage value, current value, and temperature, Based on the discharge time, temperature, and SOC, an upper limit value (permitted power) for charging / discharging the secondary battery 2 is determined. The vehicle ECU 8 controls the motor 10 via the inverter 4 based on the permitted power determined by the battery ECU 7.

以下、動的充放電時間算出部73が算出する動的充放電時間t’について説明する。図2に示した電池モデルの等価回路において、キルヒホッフの第一法則より、式(1)が得られる。式(1)における電流Iは、電流情報として得られる電流値である。

Figure 0006198352
Hereinafter, the dynamic charge / discharge time t ′ calculated by the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 will be described. In the equivalent circuit of the battery model shown in FIG. 2, Equation (1) is obtained from Kirchhoff's first law. The current I in the formula (1) is a current value obtained as current information.
Figure 0006198352

また、オームの法則より、式(2)が得られる。

Figure 0006198352
Also, from the Ohm's law, equation (2) is obtained.
Figure 0006198352

コンデンサCに蓄えられた電荷qは電圧Vに比例するので、式(3)が得られる。

Figure 0006198352
The charge q stored in the capacitor C 1 is proportional to the voltage V C, equation (3) is obtained.
Figure 0006198352

また、コンデンサCに流れる電流iは電荷の時間変化であるので、式(4)が得られる。

Figure 0006198352
Further, since the current i C flowing through the capacitor C 1 is a change in charge with time, Expression (4) is obtained.
Figure 0006198352

式(4)に式(3)を代入すると式(5)が得られる。

Figure 0006198352
Substituting equation (3) into equation (4) yields equation (5).
Figure 0006198352

式(1)に式(2)と式(5)とを代入すると式(6)が得られる。更に、式(6)を変形して式(7)が得られる。

Figure 0006198352
Figure 0006198352
Substituting Equation (2) and Equation (5) into Equation (1) yields Equation (6). Further, equation (6) is transformed to obtain equation (7).
Figure 0006198352
Figure 0006198352

式(7)の両辺に対するラプラス変換により式(8)が得られる。

Figure 0006198352
Expression (8) is obtained by Laplace transform on both sides of Expression (7).
Figure 0006198352

式(8)の左辺第一項について、部分積分をし、境界条件により式(9)のように変形できる。

Figure 0006198352
The first term on the left side of Equation (8) can be partially integrated and transformed as Equation (9) according to boundary conditions.
Figure 0006198352

式(8)に式(9)を代入すると式(10)が得られ、式(10)を変形すると式(11)が得られる。

Figure 0006198352
Figure 0006198352
Substituting equation (9) into equation (8) yields equation (10), and transforming equation (10) yields equation (11).
Figure 0006198352
Figure 0006198352

また式(8)の右辺について式(12)が得られる。

Figure 0006198352
Moreover, Formula (12) is obtained about the right side of Formula (8).
Figure 0006198352

式(11)に式(12)を代入すると式(13)が得られる。

Figure 0006198352
Substituting equation (12) into equation (11) yields equation (13).
Figure 0006198352

式(13)の右辺を部分分数分解すると式(14)が得られる。

Figure 0006198352
When the right side of Expression (13) is partially fractionally decomposed, Expression (14) is obtained.
Figure 0006198352

式(14)の両辺に対する逆ラプラス変換により式(15)が得られる。

Figure 0006198352
Expression (15) is obtained by inverse Laplace transform for both sides of Expression (14).
Figure 0006198352

式(15)を変形すると式(16)が得られる。電圧Vは、前述のように、二次電池2が有する各二次電池セルにおける電解液の偏在に伴う電圧降下(濃度分極)である。時間tは、二次電池2に対する充放電時間である。式(16)は、二次電池2をモデル化した電池モデルに基づいて得られる、充放電時間と内部状態との関係を示す式である。

Figure 0006198352
By transforming equation (15), equation (16) is obtained. Voltage V C, as described above, a voltage drop due to the electrolyte uneven distribution of the respective secondary battery cells included in the secondary battery 2 (concentration polarization). Time t is a charge / discharge time for the secondary battery 2. Expression (16) is an expression showing the relationship between the charge / discharge time and the internal state, which is obtained based on the battery model that models the secondary battery 2.
Figure 0006198352

ここで、二次電池2のオフボードでの計測における静的連続入出力評価条件(定電流条件I=±150[A])により、電気自動車1における高負荷時間スケールを式(16)から式(17)として定義する。静的連続入出力評価条件は、二次電池2の仕様に応じて定められる。

Figure 0006198352
Here, according to the static continuous input / output evaluation condition (constant current condition I = ± 150 [A]) in the off-board measurement of the secondary battery 2, the high load time scale in the electric vehicle 1 is expressed by the equation (16). It is defined as (17). The static continuous input / output evaluation condition is determined according to the specifications of the secondary battery 2.
Figure 0006198352

また、対数演算(ln(x))に関して、x=1のまわりにおけるテイラー展開から式(18)が得られる。

Figure 0006198352
For the logarithmic operation (ln (x)), Equation (18) is obtained from Taylor expansion around x = 1.
Figure 0006198352

式(18)により、式(17)における対数演算を冪級数に変換すると式(19)が得られる。

Figure 0006198352
When the logarithmic operation in Expression (17) is converted into a power series by Expression (18), Expression (19) is obtained.
Figure 0006198352

動的充放電時間算出部73が算出する動的充放電時間t’に対して要求される精度に応じて、式(19)において演算対象とする次数nを定めることにより、式(17)における対数演算よりも演算量を削減することができる。動的充放電時間t’の算出には、動的充放電時間算出部73が有する演算能力に基づいて、式(19)において次数を限定した式と、式(17)とのいずれかを用いるかが予め定められる。   In accordance with the accuracy required for the dynamic charge / discharge time t ′ calculated by the dynamic charge / discharge time calculation unit 73, by determining the order n to be calculated in equation (19), the equation (17) The amount of calculation can be reduced as compared with the logarithmic calculation. For the calculation of the dynamic charge / discharge time t ′, based on the calculation capability of the dynamic charge / discharge time calculation unit 73, either the expression in which the order is limited in the expression (19) or the expression (17) is used. Is determined in advance.

二次電池2のオフボードでの計測における静的連続入出力評価条件が、定電力で行われる場合、電流I、電力P及び電圧Vの関係を示す式(20)を式(16)へ代入して得られる式(21)に、定電力条件P=±150[W]を代入して得られる式(22)により動的充放電時間t’を算出してもよい。

Figure 0006198352
Figure 0006198352
Figure 0006198352
When the static continuous input / output evaluation condition in the off-board measurement of the secondary battery 2 is performed at constant power, the equation (20) indicating the relationship between the current I, the power P, and the voltage V is substituted into the equation (16). The dynamic charging / discharging time t ′ may be calculated by the equation (22) obtained by substituting the constant power condition P = ± 150 [W] into the equation (21) obtained as described above.
Figure 0006198352
Figure 0006198352
Figure 0006198352

式(20)〜(22)における、電圧Vは、電圧情報で得られる電圧値であり、図2におけるCCVである。   The voltage V in the equations (20) to (22) is a voltage value obtained from the voltage information, and is the CCV in FIG.

また、二次電池2のオフボードでの計測における静的連続入出力評価条件が、定電圧で行われる場合、図2に示した電池モデルにおける電圧の関係を示す式(23)を変形して得られる式(24)を式(16)へ代入して得られる式(25)を用いてもよい。式(23)における電圧Vは、図2におけるOCVであり、二次電池2の仕様から得られる値である。

Figure 0006198352
Figure 0006198352
Figure 0006198352
Further, when the static continuous input / output evaluation condition in the off-board measurement of the secondary battery 2 is performed at a constant voltage, the equation (23) indicating the voltage relationship in the battery model shown in FIG. You may use Formula (25) obtained by substituting Formula (24) obtained to Formula (16). The voltage V 0 in Expression (23) is the OCV in FIG. 2 and is a value obtained from the specifications of the secondary battery 2.
Figure 0006198352
Figure 0006198352
Figure 0006198352

例えば定電圧条件V=3.0[V](放電時)が与えられるとき、式(25)にV=3.0[V]を代入して得られる式(26)により動的充放電時間t’を算出する。ただし、充電時(回生動作)では、定電圧条件V=4.0[V]とする。

Figure 0006198352
For example, when the constant voltage condition V = 3.0 [V] (during discharge) is given, the dynamic charge / discharge time is obtained by the equation (26) obtained by substituting V = 3.0 [V] into the equation (25). t ′ is calculated. However, at the time of charging (regenerative operation), the constant voltage condition V = 4.0 [V].
Figure 0006198352

また、静的連続入出力評価条件を定電力又は定電圧とした場合においても、定電流とした場合における式(19)のように冪級数に変換して得られる多項式から、動的充放電時間t’を算出してもよい。   In addition, even when the static continuous input / output evaluation condition is constant power or constant voltage, the dynamic charge / discharge time is calculated from the polynomial obtained by conversion into a power series as shown in Equation (19) when constant current is used. t ′ may be calculated.

動的充放電時間算出部73は、式(16)、式(21)又は式(25)において静的連続入出力評価条件を代入して得られる式(17)、式(22)又は式(26)を動的充放電時間t’の算出に用いる。具体的には、動的充放電時間算出部73は、電池状態推定部72により推定された二次電池2の状態情報から分極電圧Vcを算出した後に、二次電池2の内部状態(抵抗値R、Rや静電容量C、電圧Vなど)と分極電圧Vcとを式(17)、式(22)又は式(26)に代入して動的充放電時間t’を算出する。なお、記憶部74に記憶される複数の電力テーブルは、式(17)、式(22)又は式(26)のうち動的充放電時間算出部73が用いる式に応じて定められた複数の電力テーブルである。すなわち、記憶部74に記憶される複数の電力テーブルは、動的充放電時間t’の算出において用いられる静的連続入出力評価条件に基づいて定められる。 The dynamic charge / discharge time calculating unit 73 is obtained by substituting the static continuous input / output evaluation condition in the equation (16), the equation (21), or the equation (25), and the equation (17), the equation (22), or the equation ( 26) is used to calculate the dynamic charge / discharge time t ′. Specifically, the dynamic charge / discharge time calculation unit 73 calculates the polarization voltage Vc from the state information of the secondary battery 2 estimated by the battery state estimation unit 72, and then the internal state (resistance value) of the secondary battery 2. R 0 , R 1 , capacitance C 1 , voltage V 0, etc.) and polarization voltage Vc are substituted into equation (17), equation (22), or equation (26) to calculate dynamic charge / discharge time t ′. To do. In addition, the several electric power table memorize | stored in the memory | storage part 74 is several according to the formula which the dynamic charging / discharging time calculation part 73 uses among Formula (17), Formula (22), or Formula (26). It is a power table. That is, the plurality of power tables stored in the storage unit 74 are determined based on the static continuous input / output evaluation conditions used in the calculation of the dynamic charge / discharge time t ′.

図4は、本実施形態においてバッテリECU7が電力情報を決定する処理を示すフローチャートである。バッテリECU7において電力情報を決定する処理が開始されると、電池状態推定部72は、電圧情報、温度情報及び電流情報を取得し(ステップS11)、二次電池2の内部状態を推定する(ステップS12)。動的充放電時間算出部73は、電池状態推定部72により推定された二次電池2の内部状態に基づいて、動的充放電時間t’を算出する(ステップS13)。   FIG. 4 is a flowchart showing a process in which the battery ECU 7 determines the power information in the present embodiment. When the process for determining the power information is started in the battery ECU 7, the battery state estimation unit 72 acquires voltage information, temperature information, and current information (step S11), and estimates the internal state of the secondary battery 2 (step S11). S12). The dynamic charge / discharge time calculation unit 73 calculates the dynamic charge / discharge time t ′ based on the internal state of the secondary battery 2 estimated by the battery state estimation unit 72 (step S13).

許可電力決定部75は、動的充放電時間算出部73により算出された動的充放電時間t’に基づいて、記憶部74に記憶されている複数の電力テーブルから1つ又は2つの電力テーブルを選択する(ステップS14)。許可電力決定部75は、選択した電力テーブルから、電池状態推定部72により推定された二次電池2の充電率と温度情報が示す二次電池2の温度との組み合わせに対応する電力を読み出し、読み出した電力を入出力電力として決定する(ステップS15)。許可電力決定部75は、入出力電力を示す電力情報を車両ECU8に出力し(ステップS16)、処理を終了する。   Based on the dynamic charge / discharge time t ′ calculated by the dynamic charge / discharge time calculation unit 73, the permitted power determination unit 75 selects one or two power tables from the plurality of power tables stored in the storage unit 74. Is selected (step S14). The permitted power determination unit 75 reads the power corresponding to the combination of the charging rate of the secondary battery 2 estimated by the battery state estimation unit 72 and the temperature of the secondary battery 2 indicated by the temperature information from the selected power table, The read power is determined as input / output power (step S15). The permitted power determination unit 75 outputs power information indicating input / output power to the vehicle ECU 8 (step S16), and ends the process.

バッテリECU7は、図4に示した処理を繰り返し実行し、二次電池2に対する充放電の上限値を車両ECU8へ逐次通知する。バッテリECU7は、二次電池2の内部状態を示すパラメータ(抵抗値R、R、コンデンサC、充電率など)を推定し、二次電池2の内部状態に基づいて算出される動的充放電時間t’を用いて、二次電池2に対する許可電力を定めている。動的充放電時間t’は、二次電池2の使用状況に応じて時々刻々と変化する分極を考慮して得られる値であり、この値を用いて許可電力を決定することにより、二次電池2の状態に即した許可電力を得ることができ、二次電池2を充分に活用することができる。具体的には、モータ10を駆動する際には二次電池2に蓄えられた電力を効率的に放電させることができ、モータ10にて発生した電力を二次電池2に蓄える際にはロスを少なくして充電することができる。 The battery ECU 7 repeatedly executes the process shown in FIG. 4 and sequentially notifies the vehicle ECU 8 of the upper limit value of charge / discharge with respect to the secondary battery 2. The battery ECU 7 estimates parameters (resistance values R 0 , R 1 , capacitor C 1 , charge rate, etc.) indicating the internal state of the secondary battery 2, and is dynamically calculated based on the internal state of the secondary battery 2. The allowable power for the secondary battery 2 is determined using the charge / discharge time t ′. The dynamic charging / discharging time t ′ is a value obtained in consideration of the polarization that changes from moment to moment according to the usage state of the secondary battery 2, and by determining the allowable power using this value, the secondary power can be obtained. It is possible to obtain permitted power in accordance with the state of the battery 2 and to fully utilize the secondary battery 2. Specifically, when the motor 10 is driven, the power stored in the secondary battery 2 can be efficiently discharged, and when the power generated by the motor 10 is stored in the secondary battery 2, a loss is generated. Can be charged with less.

上述のように、バッテリECU7は、例えば特許文献1に記載の技術のように複数のモデルを組み合わせて走行時又は外部充電時における二次電池2内部の物理量を高精度に推定することなく、二次電池2に対する電池モデルを用いた近似的な内部状態を推定し、動的充放電時間t’と推定した内部状態とから二次電池2の入出力電力の上限値を決定することにより、演算量を増加させずに入出力電力の上限値の精度を向上させることができる。   As described above, the battery ECU 7 combines a plurality of models as in the technique described in Patent Document 1, for example, without estimating the physical quantity inside the secondary battery 2 during traveling or external charging with high accuracy. An approximate internal state using a battery model for the secondary battery 2 is estimated, and an upper limit value of input / output power of the secondary battery 2 is determined from the dynamic charge / discharge time t ′ and the estimated internal state. The accuracy of the upper limit value of input / output power can be improved without increasing the amount.

一方、二次電池2の充電時間又は放電時間を単に静的充放電時間とした場合、すなわち分極を考慮しない場合では許可電力にマージンを設けることが多く、このような場合に比べ、本実施形態の電気自動車1は二次電池2を効率的に利用することができるため、モータ10で発生させる動力を増加させたり、回生動作による効率的に電力を利用したりできる。また、二次電池2の容量が過剰な場合には二次電池2の容量を削減し電気自動車1の軽量化及び低コスト化を図ることができる。   On the other hand, when the charging time or discharging time of the secondary battery 2 is simply set as the static charging / discharging time, that is, when the polarization is not taken into consideration, a margin is often provided for the permitted power. Since the electric vehicle 1 can use the secondary battery 2 efficiently, the power generated by the motor 10 can be increased, or the electric power can be efficiently used by the regenerative operation. Moreover, when the capacity | capacitance of the secondary battery 2 is excessive, the capacity | capacitance of the secondary battery 2 can be reduced and the weight reduction and cost reduction of the electric vehicle 1 can be achieved.

また、本実施形態の電気自動車1におけるバッテリECU7は、二次電池2のSOC、温度及び動的充放電時間t’に基づいて、許可電力を決定することにより、二次電池2の特性に応じた許可電力を得ることができ、過剰なマージンを設けずに二次電池2を効率的に使用することができる。   Further, the battery ECU 7 in the electric vehicle 1 according to the present embodiment determines the permitted power based on the SOC, temperature, and dynamic charge / discharge time t ′ of the secondary battery 2, thereby depending on the characteristics of the secondary battery 2. The permitted power can be obtained, and the secondary battery 2 can be used efficiently without providing an excessive margin.

また、本実施形態の電気自動車1におけるバッテリECU7は、オフボードにおいて計測された二次電池2の定電流条件と、二次電池2における内部状態及び分極電圧Vとから動的充放電時間t’を算出することにより、演算量の増加を抑えることができる。また、バッテリECU7は、電気自動車1の走行状態などに応じて大きく逐次変化する電流値を考慮せずとも、動的充放電時間t’を算出することができ、演算量の増加を抑えることができる。 The battery ECU7 in the electric vehicle 1 of this embodiment includes a constant current conditions measured secondary battery 2 in the off-board, the dynamic charge and discharge time from the internal state and the polarization voltage V C of the secondary battery 2 t By calculating ', the increase in the amount of computation can be suppressed. Further, the battery ECU 7 can calculate the dynamic charge / discharge time t ′ without taking into account the current value that varies greatly and sequentially according to the traveling state of the electric vehicle 1 and the like, and suppresses an increase in the amount of calculation. it can.

また、本実施形態の電気自動車1におけるバッテリECU7は、オフボードにおいて計測された二次電池2の定電力条件と、二次電池2における内部状態及び分極電圧Vとから式(22)を用いて動的充放電時間t’を算出することにより、演算量の増加を抑えることができる。また、バッテリECU7は、電気自動車1の走行状態などに応じて大きく逐次変化する電力を考慮せずとも、動的充放電時間t’を算出することができ、演算量の増加を抑えることができる。 The battery ECU7 in the electric vehicle 1 of this embodiment includes a constant power condition of the secondary battery 2 measured in the off-board, the internal state and the polarization voltage V C Tokara formula in the secondary battery 2 (22) using By calculating the dynamic charge / discharge time t ′, it is possible to suppress an increase in the amount of calculation. Further, the battery ECU 7 can calculate the dynamic charge / discharge time t ′ without taking into consideration the electric power that varies greatly in accordance with the running state of the electric vehicle 1 and the like, and can suppress an increase in the amount of calculation. .

また、本実施形態の電気自動車1におけるバッテリECU7は、オフボードにおいて計測された二次電池2の定電圧条件と、二次電池2における内部状態及び分極電圧Vとから式(26)を用いて動的充放電時間t’を算出することにより、演算量の増加を抑えることができる。また、バッテリECU7は、電気自動車1の走行状態などに応じて大きく逐次変化する電圧を考慮せずとも、動的充放電時間t’を算出することができ、演算量の増加を抑えることができる。 The battery ECU7 in the electric vehicle 1 of this embodiment includes a constant voltage of the secondary battery 2 measured in the off-board, the internal state and the polarization voltage V C Tokara formula in the secondary battery 2 (26) using By calculating the dynamic charge / discharge time t ′, it is possible to suppress an increase in the amount of calculation. Further, the battery ECU 7 can calculate the dynamic charge / discharge time t ′ without taking into consideration the voltage that changes greatly in accordance with the traveling state of the electric vehicle 1 and the like, and can suppress an increase in the amount of calculation. .

また、本実施形態の電気自動車1におけるバッテリECU7は、電気自動車1が利用される状況において最も厳しいと予測される状況における動的充放電時間に対応する電力テーブルを用いて許可電力を決定することにより、二次電池2を備える電気自動車1の利用状況に適した許可電力にて二次電池2を使用することができる。   Moreover, battery ECU7 in the electric vehicle 1 of this embodiment determines permission electric power using the electric power table corresponding to the dynamic charging / discharging time in the situation estimated to be the severest in the situation where the electric vehicle 1 is used. Thus, the secondary battery 2 can be used with the permitted power suitable for the usage situation of the electric vehicle 1 including the secondary battery 2.

なお、式(17)、式(22)及び式(26)における静的連続入出力評価条件として代入された値(150[A]、150[W]及び3.0[V])は一例である。静的連続入出力評価条件を示す電流値、電力値又は電圧値は、二次電池2の仕様とオフボードにおける測定結果に基づいて得られた値が用いられる。すなわち、例示した150[A]、150[W]及び3.0[V]と異なる値であって静的連続入出力評価条件として得られた値を式(16)、式(21)及び式(25)して得られる式を用いて、動的充放電時間算出部73が動的充放電時間t’を算出してもよい。   Note that the values (150 [A], 150 [W], and 3.0 [V]) substituted as the static continuous input / output evaluation conditions in Expression (17), Expression (22), and Expression (26) are examples. is there. As the current value, power value, or voltage value indicating the static continuous input / output evaluation condition, a value obtained based on the specifications of the secondary battery 2 and the off-board measurement result is used. That is, the values obtained as the static continuous input / output evaluation conditions, which are different from the exemplified 150 [A], 150 [W], and 3.0 [V], are expressed by the equations (16), (21), and The dynamic charge / discharge time calculation unit 73 may calculate the dynamic charge / discharge time t ′ using the formula obtained by (25).

また、上述のバッテリECU7は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、バッテリECU7に備えられる各部が行う処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、各機能部の処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。   Further, the battery ECU 7 described above may have a computer system therein. In this case, the process performed by each unit included in the battery ECU 7 is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the program is read and executed by the computer so that the process of each functional unit is performed. Will be done. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

二次電池の制御に要する演算量を削減しつつ二次電池の効率的な利用を可能にすることが不可欠な用途にも適用できる。   The present invention can also be applied to applications where it is essential to enable efficient use of the secondary battery while reducing the amount of calculation required to control the secondary battery.

1…電気自動車
2…二次電池
3…バッテリコントローラ
4…インバータ
5…温度センサ
6…電流計
7…バッテリECU(二次電池制御装置)
8…車両ECU
10…モータ
11…タイヤ
71…均等化制御部
72…電池状態推定部
73…動的充放電時間算出部
74…記憶部
75…許可電力決定部(電力決定部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric vehicle 2 ... Secondary battery 3 ... Battery controller 4 ... Inverter 5 ... Temperature sensor 6 ... Ammeter 7 ... Battery ECU (secondary battery control apparatus)
8 ... Vehicle ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor 11 ... Tire 71 ... Equalization control part 72 ... Battery state estimation part 73 ... Dynamic charging / discharging time calculation part 74 ... Memory | storage part 75 ... Allowable electric power determination part (electric power determination part)

Claims (5)

二次電池を流れる電流値、前記二次電池の電圧値及び前記二次電池の温度に基づいて、前記二次電池の内部状態及び充電率を推定する電池状態推定部と、
前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態に基づいて、前記二次電池の充電又は放電が行われた時間を示す動的充放電時間を算出する動的充放電時間算出部と、
前記二次電池の充電率と前記二次電池の温度との組み合わせごとに前記二次電池の入出力電力が対応付けられた電力テーブルを所定の動的充放電時間ごとに記憶する記憶部と、
前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の充電率と、前記動的充放電時間算出部により算出される動的充放電時間と、前記記憶部における複数の電力テーブルと、前記二次電池の温度とに基づいて、前記二次電池に入出力する電力の上限値を決定する電力決定部と、
を備える二次電池制御装置。
A battery state estimating unit that estimates an internal state and a charging rate of the secondary battery based on a current value flowing through the secondary battery, a voltage value of the secondary battery, and a temperature of the secondary battery;
Based on the internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, a dynamic charge / discharge time calculation unit that calculates a dynamic charge / discharge time indicating a time during which the secondary battery is charged or discharged. When,
A storage unit that stores a power table in which input / output power of the secondary battery is associated with each combination of the charging rate of the secondary battery and the temperature of the secondary battery for each predetermined dynamic charge / discharge time;
The charging rate of the secondary battery estimated by the battery state estimating unit, the dynamic charging / discharging time calculated by the dynamic charging / discharging time calculating unit, a plurality of power tables in the storage unit, and the secondary A power determining unit that determines an upper limit value of power to be input to and output from the secondary battery based on the temperature of the battery;
A secondary battery control device comprising:
前記動的充放電時間算出部は、
前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態から前記二次電池の分極電圧を算出し、前記二次電池の仕様に応じて定められた電流値と前記内部状態と前記分極電圧とを用いて動的充放電時間を算出する、
請求項1に記載の二次電池制御装置。
The dynamic charge / discharge time calculation unit
The polarization voltage of the secondary battery is calculated from the internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, the current value determined according to the specifications of the secondary battery, the internal state, and the polarization voltage And calculate the dynamic charge / discharge time using
The secondary battery control device according to claim 1.
前記動的充放電時間算出部は、
前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態から前記二次電池の分極電圧を算出し、前記二次電池の仕様に応じて定められた電力値と前記内部状態と前記分極電圧とを用いて動的充放電時間を算出する、
請求項1に記載の二次電池制御装置。
The dynamic charge / discharge time calculation unit
The polarization voltage of the secondary battery is calculated from the internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, the power value determined according to the specifications of the secondary battery, the internal state, and the polarization voltage And calculate the dynamic charge / discharge time using
The secondary battery control device according to claim 1.
前記動的充放電時間算出部は、
前記電池状態推定部により推定される前記二次電池の内部状態から前記二次電池の分極電圧を算出し、前記二次電池の仕様に応じて定められた電圧値と前記内部状態と前記分極電圧とを用いて動的充放電時間を算出する、
請求項1に記載の二次電池制御装置。
The dynamic charge / discharge time calculation unit
The polarization voltage of the secondary battery is calculated from the internal state of the secondary battery estimated by the battery state estimation unit, the voltage value determined according to the specifications of the secondary battery, the internal state, and the polarization voltage And calculate the dynamic charge / discharge time using
The secondary battery control device according to claim 1.
前記記憶部に記憶される電力テーブルには、前記二次電池を使用する際に予測される最も長い動的充放電時間の電力テーブルが含まれる、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の二次電池制御装置。
The power table stored in the storage unit includes a power table of the longest dynamic charge / discharge time predicted when using the secondary battery.
The secondary battery control apparatus as described in any one of Claims 1-4.
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