JP6347212B2 - 制御装置、蓄電モジュール、電動車両、電源システムおよび制御方法 - Google Patents
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Description
放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が複数、入力される入力部と、
放電の初期における電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、電圧が基準電圧より大きい時間に応じて、蓄電部の劣化の有無を判定する判定部と
を備える制御装置である。
本開示は、例えば、
放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が複数、入力される入力部と、
蓄電部の容量の変化量に対する蓄電部の電圧の変化量の割合を算出し、割合が所定値より大きい極大値が、放電の初期において複数、検出される場合に、蓄電部の劣化が有ると判定する判定部と
を備える制御装置である。
本開示は、例えば、これらの制御装置を含む蓄電モジュールである。
本開示は、例えば、
サブマイクロコントロールユニットを含む蓄電モジュールであって、
サブマイクロコントロールユニットは、蓄電モジュールの外部にあるメインマイクロコントロールユニットと通信可能であり、
サブマイクロコントロールユニットおよびメインマイクロコントロールユニットの少なくとも一方は、請求項1乃至12のいずれか1つに記載された制御装置を含む
蓄電モジュールである。
本開示は、例えば、これらの制御装置を備える電動車両である。
少なくとも入力部と判定部を備える制御装置を用いた制御方法であって、
放電時の蓄電部の電圧情報が、入力部に複数、入力され、
判定部において、放電の初期における電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、電圧が基準電圧より大きい時間に応じて、蓄電部の劣化の有無を判定する
制御方法である。
本開示は、例えば、
少なくとも入力部と判定部を備える制御装置を用いた制御方法であって、
放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が、入力部に複数、入力され、
判定部において、蓄電部の容量の変化量に対する蓄電部の電圧の変化量の割合を算出し、割合が所定値より大きい極大値が、放電の初期において複数、検出される場合に、蓄電部の劣化が有ると判定する
制御方法である。
1または複数の蓄電部と、
放電時の蓄電部の電圧を取得し、取得した電圧に関する電圧情報を出力する出力部と、
電圧情報が複数、入力される入力部と、
放電の初期における電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、電圧が基準電圧より大きい時間に応じて、蓄電部の劣化の有無を判定する判定部と
を備える電源システムである。
本開示は、例えば、
1または複数の蓄電部と、
放電時の蓄電部の電圧を取得し、取得した電圧に関する電圧情報を出力する出力部と、
電圧情報が複数、入力される入力部と、
蓄電部の容量の変化量に対する蓄電部の電圧の変化量の割合を算出し、割合が所定値より大きい極大値が、放電の初期において複数、検出される場合に、蓄電部の劣化が有ると判定する判定部と
を備える電源システムである。
<1.一実施形態>
<2.一実施形態の変形例1>
<3.一実施形態の変形例2>
<4.一実施形態の変形例3>
<5.その他の変形例>
<6.応用例>
なお、以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
「リチウムイオン2次電池の例」
本開示において、使用される電池の一例は、正極活物質と、黒鉛等の炭素材料を負極活物質として含むリチウムイオン2次電池である。正極材料として特に限定はないが、好ましくは、オリビン構造を有する正極活物質を含有するものである。
図1は、電源システムの構成の一例を示す。電源システム1は、例えば、蓄電モジュール2と、コントローラ3とを含む構成を有する。蓄電モジュール2とコントローラ3との間で電力の伝送および通信がなされる。図1では1の蓄電モジュールのみが図示されているが、複数の蓄電モジュールが接続され、各蓄電モジュールがコントローラに接続されてもよい。このような構成の場合には、例えば、最下位の蓄電モジュールの正極端子および負極端子がコントローラ3に接続される。電力や制御コマンドは、上位の蓄電モジュールから下位の蓄電モジュールを介して、もしくは反対に、下位の蓄電モジュールから上位の蓄電モジュールを介して伝送される。
蓄電モジュール2の構成の一例について説明する。蓄電モジュール2を構成する各部は、例えば、所定の形状の外装ケースに収納される。外装ケースは、高い伝導率および輻射率を有する材料を用いることが望ましい。高い伝導率および輻射率を有する材料を用いることにより、外装ケースにおける優れた放熱性を得ることができる。優れた放熱性を得ることで、外装ケース内の温度上昇を抑制できる。さらに、外装ケースの開口部を最小限または、廃止することができ、高い防塵防滴性を実現できる。外装ケースは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金等の材料が使用される。
次に、コントローラ3の構成の一例について説明する。上述したように、コントローラ3は、1または複数の蓄電モジュール2に対して、例えば、充電や放電の管理を行うものである。コントローラ3は、例えば、蓄電モジュール2と同様に外装ケースを有する構成とされる。
図2は、リチウムイオン2次電池のセルの放電曲線の一例を示す。縦軸はセルの電圧を示し、横軸はセルの容量を示す。なお、放電曲線は、放電電流に応じて異なるカーブを描く。このため、後述する基準電圧も放電電流に応じて異なる。
図4は、判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。判定処理における充電処理および放電処理は、例えば、蓄電ブロック(16のサブモジュールSMO)に対して行われ、コントローラ3により制御される。
0℃<TSMO<45℃ ・・・(1)
−10℃<TSMO≦0℃ ・・・(2)
次に、一実施形態の変形例1について説明する。一実施形態では、放電の初期における高電位の期間を検出することにより、サブモジュールの劣化を検出するようにした。変形例1では、サブモジュールの劣化が有る場合に、さらに、サブモジュールの劣化の度合い(進行度)を判断する。
次に、一実施形態の変形例2について説明する。一実施形態では、高電位時間T1の大きさに応じて、サブモジュールSMOの劣化の有無を判定した。変形例2では、容量の変化(ΔQ)に対する電圧の変化(ΔV)の割合(適宜、ΔV/ΔQと称する)を使用してサブモジュールSMOの劣化の有無を判定する。容量の変化(ΔQ)は、例えば、所定の周期(例えば、250ms)でもって取得される。容量の変化(ΔQ)は、放電電流と経過時間との積により取得することができる。
次に、一実施形態の変形例3について説明する。一実施形態では、サブモジュールSMOの劣化の有無を蓄電モジュールにより判定するようにした。変形例3では、サブモジュールSMOの劣化の有無をコントローラにより判定する。
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
(1)
放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が複数、入力される入力部と、
前記放電の初期における前記電圧情報を使用して、前記蓄電部の劣化の有無を判定する判定部と
を備える制御装置。
(2)
前記放電の初期は、前記蓄電部のSOC(State Of Charge)が80%より大きい期間を含む期間または前記蓄電部のDOD(Depth Of Discharge)が20%より小さい期間を含む期間である
(2)に記載の制御装置。
(3)
前記判定部は、
前記電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、
前記電圧が前記基準電圧より大きい時間に応じて、前記蓄電部の劣化が有ると判定する
(1)または(2)に記載の制御装置。
(4)
前記蓄電部に負荷を接続した際の負荷電流に関する電流情報が前記入力部に入力され、
前記電流情報に対応する前記基準電圧を取得する取得部を備える
(3)に記載の制御装置。
(5)
負荷電流に対応する基準電圧を記憶する記憶部を備え、
前記取得部は、前記電流情報に対応する基準電圧を前記記憶部より読みだす
(4)に記載の制御装置。
(6)
前記判定部は、前記電圧が前記基準電圧より大きい時間に応じて、前記蓄電部の劣化の度合いを判定する
(1)乃至(5)のいずれかに記載の制御装置。
(7)
前記判定部は、
前記蓄電部の容量の変化量に対する前記電位の変化量の割合を算出し、
前記割合が所定値より大きい極大値が、前記放電の初期において複数、検出される場合に、前記蓄電部の劣化が有ると判定する
(1)または(2)に記載の制御装置。
(8)
前記極大値が検出されるタイミングに応じて、前記蓄電部の劣化の度合いを判定する
(7)に記載の制御装置。
(9)
前記判定部は、0℃より小さい温度における、充電回数および充電時間の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、前記判定を行う
(1)乃至(8)のいずれかに記載の制御装置。
(10)
前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、所定の報知処理を行う
(1)乃至(9)のいずれかに記載の制御装置。
(11)
前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、前記蓄電部の充放電を禁止する
(1)乃至(10)のいずれかに記載の制御装置。
(12)
リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池が、1または複数個接続されることにより前記蓄電部が構成される
(1)乃至(11)のいずれかに記載の制御装置。
(13)
前記判定部は、前記電圧情報により示される電圧が、前記負極の表面上に前記リチウムが析出したことに起因して生じる電圧か否かを判定し、前記負極に前記リチウムが析出したことに起因して生じる電圧である場合に前記蓄電部の劣化が有ると判定する
(12)に記載の制御装置。
(14)
放電時の蓄電部の電位に関する電圧情報が複数、入力され、
前記放電の初期における前記電圧情報を使用して、前記蓄電部の劣化の有無を判定する
制御装置における制御方法。
(15)
1または複数の蓄電部と、
放電時の前記蓄電部の電圧を取得し、取得した電圧に関する電圧情報を出力する出力部と、
前記電圧情報が複数、入力される入力部と、
前記放電の初期における前記電圧情報を使用して、前記蓄電部の劣化の有無を判定する判定部と
を備える電源システム。
(16)
(1)に記載の制御装置を備える電動車両。
「応用例としての住宅における電力貯蔵装置」
本開示を住宅用の電力貯蔵装置に適用した例について、図11を参照して説明する。例えば住宅101用の電力貯蔵装置100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の電力貯蔵装置を使用できる。
本開示を車両用の電力貯蔵装置に適用した例について、図12を参照して説明する。図12に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
2,4・・・蓄電モジュール
3,5・・・コントローラ
13・・・電圧マルチプレクサ
14,21・・・ADC
17・・・監視部
19・・・電流検出抵抗
20・・・電流検出アンプ
25・・・サブマイクロコントロールユニット
25a・・・判定部
27・・・記憶部
30・・・メインマイクロコントロールユニット
38・・・記憶部
Claims (19)
- 放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が複数、入力される入力部と、
前記放電の初期における前記電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、前記電圧が前記基準電圧より大きい時間に応じて、前記蓄電部の劣化の有無を判定する判定部と
を備える制御装置。 - 前記判定部は、前記電圧が前記基準電圧より大きい時間に応じて、前記蓄電部の劣化の度合いを判定する
請求項1に記載の制御装置。 - 前記蓄電部に負荷を接続した際の負荷電流に関する電流情報が前記入力部に入力され、
前記電流情報に対応する基準電圧を取得する取得部を備える
請求項1または2に記載の制御装置。 - 前記電流情報に対応する基準電圧を記憶する記憶部を備え、
前記取得部は、前記電流情報に対応する基準電圧を前記記憶部より読みだす
請求項3に記載の制御装置。 - 放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が複数、入力される入力部と、
前記蓄電部の容量の変化量に対する前記蓄電部の電圧の変化量の割合を算出し、前記割合が所定値より大きい極大値が、前記放電の初期において複数、検出される場合に、前記蓄電部の劣化が有ると判定する判定部と
を備える制御装置。 - 前記極大値が検出されるタイミングに応じて、前記蓄電部の劣化の度合いを判定する
請求項5に記載の制御装置。 - 前記放電の初期は、前記蓄電部のSOC(State Of Charge)が80%より大きい期間を含む期間または前記蓄電部のDOD(Depth Of Discharge)が20%より小さい期間を含む期間である
請求項1乃至6のいずれか1つに記載の制御装置。 - 前記判定部は、0℃より低い温度における、充電回数および充電時間の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、前記判定を行う
請求項1乃至7のいずれか1つに記載の制御装置。 - 前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、報知処理を行う
請求項1乃至8のいずれか1つに記載の制御装置。 - 前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、前記蓄電部の充放電を禁止する
請求項1乃至9のいずれか1つに記載の制御装置。 - 前記蓄電部は、リチウムイオン二次電池が、1または複数個接続されることにより構成される
請求項1乃至10のいずれか1つに記載の制御装置。 - 前記判定部は、前記電圧情報により示される電圧が、前記リチウムイオン二次電池の負極の表面上にリチウムが析出したことに起因して生じる電圧か否かを判定し、前記負極に前記リチウムが析出したことに起因して生じる電圧である場合に前記蓄電部の劣化が有ると判定する
請求項11に記載の制御装置。 - 請求項1乃至12のいずれか1つに記載された制御装置を含む蓄電モジュール。
- サブマイクロコントロールユニットを含む蓄電モジュールであって、
前記サブマイクロコントロールユニットは、前記蓄電モジュールの外部にあるメインマイクロコントロールユニットと通信可能であり、
前記サブマイクロコントロールユニットおよび前記メインマイクロコントロールユニットの少なくとも一方は、請求項1乃至12のいずれか1つに記載された制御装置を含む
蓄電モジュール。 - 請求項1乃至12のいずれか1つに記載の制御装置を備える電動車両。
- 1または複数の蓄電部と、
放電時の前記蓄電部の電圧を取得し、取得した電圧に関する電圧情報を出力する出力部と、
前記電圧情報が複数、入力される入力部と、
前記放電の初期における前記電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、前記電圧が前記基準電圧より大きい時間に応じて、前記蓄電部の劣化の有無を判定する判定部と
を備える電源システム。 - 1または複数の蓄電部と、
放電時の前記蓄電部の電圧を取得し、取得した電圧に関する電圧情報を出力する出力部と、
前記電圧情報が複数、入力される入力部と、
前記蓄電部の容量の変化量に対する前記蓄電部の電圧の変化量の割合を算出し、前記割合が所定値より大きい極大値が、前記放電の初期において複数、検出される場合に、前記蓄電部の劣化が有ると判定する判定部と
を備える電源システム。 - 少なくとも入力部と判定部を備える制御装置を用いた制御方法であって、
放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が、前記入力部に複数、入力され、
前記判定部において、前記放電の初期における前記電圧情報により示される電圧と基準電圧とを比較し、前記電圧が前記基準電圧より大きい時間に応じて、前記蓄電部の劣化の有無を判定する
制御方法。 - 少なくとも入力部と判定部を備える制御装置を用いた制御方法であって、
放電時の蓄電部の電圧に関する電圧情報が、前記入力部に複数、入力され、
前記判定部において、前記蓄電部の容量の変化量に対する前記蓄電部の電圧の変化量の割合を算出し、前記割合が所定値より大きい極大値が、前記放電の初期において複数、検出される場合に、前記蓄電部の劣化が有ると判定する
制御方法。
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