JP6662228B2 - Battery system - Google Patents
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Description
この発明は、電池システムに関し、特に、ニッケル水素電池を備える電池システムに関する。 The present invention relates to a battery system, and more particularly, to a battery system including a nickel hydrogen battery.
特開2011−222133号公報(特許文献1)は、電池パック(組電池)を搭載した電動車両を開示する。電池パックは、複数の単位電池(単電池)を含む。電池パック内には、複数の単位電池の温度を正確に検知するために、複数の温度センサが設けられている。また、この電動車両においては、各単位電池の内部抵抗が推定される。複数の温度センサによる検知結果の最大値と、推定された各単位電池の内部抵抗とを用いることによって、電池パックの入出力制限が行なわれる(特許文献1参照)。 Japanese Patent Laying-Open No. 2011-222133 (Patent Document 1) discloses an electric vehicle equipped with a battery pack (assembled battery). The battery pack includes a plurality of unit batteries (unit cells). A plurality of temperature sensors are provided in the battery pack in order to accurately detect the temperatures of the plurality of unit batteries. In this electric vehicle, the internal resistance of each unit battery is estimated. The input / output of the battery pack is limited by using the maximum value of the detection results of the plurality of temperature sensors and the estimated internal resistance of each unit battery (see Patent Document 1).
ニッケル水素電池においては、充放電を繰り返すことにより負極(水素吸蔵合金)が活性化し、負極の反応抵抗が低下する。負極の反応抵抗が低下することによって、ニッケル水素電池の内部抵抗も低下する。 In a nickel-metal hydride battery, the repetition of charge and discharge activates the negative electrode (hydrogen storage alloy), and the reaction resistance of the negative electrode decreases. As the reaction resistance of the negative electrode decreases, the internal resistance of the nickel-metal hydride battery also decreases.
ところで、ニッケル水素電池を備える電池システムにおいても、上記特許文献1に開示される電動車両のように、ニッケル水素電池の内部抵抗を推定することによって、ニッケル水素電池の入出力制限を行なうことが考えられる。上述のように、ニッケル水素電池の内部抵抗は、ニッケル水素電池の充放電が繰り返されることにより低下する。したがって、低下後の内部抵抗が正確に推定されなければ、ニッケル水素電池の入出力が必要以上に厳しく制限される可能性がある。
By the way, even in a battery system including a nickel-metal hydride battery, it is conceivable that input / output of the nickel-metal hydride battery is limited by estimating the internal resistance of the nickel-metal hydride battery as in the electric vehicle disclosed in
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ニッケル水素電池を備える電池システムにおいて、負極の反応抵抗の低下を考慮することによって内部抵抗の推定精度を向上することである。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a battery system including a nickel-metal hydride battery, thereby reducing the reaction resistance of the negative electrode to improve the estimation accuracy of the internal resistance. It is to improve.
この発明に従う電池システムは、ニッケル水素電池と、制御装置とを備える。制御装置は、ニッケル水素電池の内部抵抗を推定するように構成されている。制御装置は、所定時間におけるニッケル水素電池の電流変化量及び電圧変化量を監視する。所定時間は、ニッケル水素電池の温度によって異なるように設定される。制御装置は、所定時間として第1の時間が設定されている場合には、電流変化量の大きさが第1の所定量以上であり、かつ、電流変化量の大きさが最大となった時点以後のニッケル水素電池の電流の変動幅が第1の所定量よりも小さい第2の所定量以下であるときに、電流変化量及び電圧変化量を記憶する。制御装置は、記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いてニッケル水素電池の内部抵抗を推定する。制御装置は、所定時間として第1の時間よりも短い第2の時間が設定されている場合には、電流変化量の大きさが第3の所定量以上であるときに、電流変化量及び電圧変化量を記憶する。制御装置は、記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いてニッケル水素電池の内部抵抗を推定する。 A battery system according to the present invention includes a nickel-metal hydride battery and a control device. The control device is configured to estimate an internal resistance of the nickel-metal hydride battery. The control device monitors a current change amount and a voltage change amount of the nickel-metal hydride battery during a predetermined time. The predetermined time is set to be different depending on the temperature of the nickel-metal hydride battery. When the first time is set as the predetermined time, the control device determines whether or not the magnitude of the current change amount is equal to or more than the first predetermined amount and the magnitude of the current change amount is the maximum. When the fluctuation range of the current of the nickel-metal hydride battery is equal to or smaller than a second predetermined amount smaller than the first predetermined amount, the current change amount and the voltage change amount are stored. The control device estimates the internal resistance of the nickel-metal hydride battery using the stored current change amount and voltage change amount. The control device, when the second time shorter than the first time is set as the predetermined time, when the magnitude of the current change is equal to or larger than the third predetermined amount, The amount of change is stored. The control device estimates the internal resistance of the nickel-metal hydride battery using the stored current change amount and voltage change amount.
ニッケル水素電池の入出力は、過去の入出力の影響を受けやすい(ヒステリシス)。制御装置は、過去の入出力の影響が大きいタイミングで検知された電流変化量及び電圧変化量を用いることによってニッケル水素電池の内部抵抗を推定したとしても、負極の反応抵抗の低下分を内部抵抗に正確に反映させることができない。その結果、制御装置は、ニッケル水素電池の内部抵抗を正確に推定することができない。この電池システムにおいては、所定時間における電流変化量が所定の条件(電流変化量及び電圧変化量から推定される内部抵抗において、負極の反応抵抗の影響が支配的となるための条件)を満たすタイミングにおける電流変化量及び電圧変化量が内部抵抗の推定に用いられる。したがって、この電池システムによれば、内部抵抗の推定において、負極の反応抵抗の低下を考慮することができる。 The input / output of the nickel-metal hydride battery is easily affected by past input / output (hysteresis). Even if the control device estimates the internal resistance of the nickel-metal hydride battery by using the current change amount and the voltage change amount detected at the timing at which the influence of the past input / output is large, the control device determines the decrease in the negative electrode reaction resistance by the internal resistance. Can not be accurately reflected on. As a result, the control device cannot accurately estimate the internal resistance of the nickel-metal hydride battery. In this battery system, a timing at which a current change amount in a predetermined time satisfies a predetermined condition (a condition that the influence of the reaction resistance of the negative electrode becomes dominant in the internal resistance estimated from the current change amount and the voltage change amount). Are used for estimating the internal resistance. Therefore, according to this battery system, a decrease in the reaction resistance of the negative electrode can be considered in estimating the internal resistance.
この発明によれば、ニッケル水素電池を備える電池システムにおいて、負極の反応抵抗の低下を考慮することによって内部抵抗の推定精度を向上することができる。 According to the present invention, in a battery system including a nickel-metal hydride battery, it is possible to improve the accuracy of estimating the internal resistance by considering a decrease in the reaction resistance of the negative electrode.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[電池システムの構成]
図1は、本実施の形態に従う電池システムが搭載される車両1の構成を概略的に示すブロック図である。なお、図1に示される車両1は電気自動車であるが、本発明を適用可能な車両は電気自動車に限られず、ハイブリッド車および燃料電池車など、ニッケル水素電池を搭載する任意の電動車両に適用可能である。
[Configuration of Battery System]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a
図1を参照して、車両1は、電池システム10と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)20と、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)30と、駆動輪40とを備える。電池システム10は、組電池100と、監視ユニット200と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
Referring to FIG. 1,
組電池100は、直列に接続された複数のニッケル水素単電池(単セル)を含む。監視ユニット200は、電圧センサ210と、電流センサ220と、温度センサ230とを含む。電圧センサ210は、組電池100内の各セルの電圧(以下「セル電圧」とも称する。)を検知する。電流センサ220は、組電池100の充放電電流を検知する。温度センサ230は、組電池100内の各セルの温度(以下「セル温度」とも称する。)を検知する。各センサは、検知結果を示す信号をECU300に出力する。なお、必ずしもセル単位で電圧や温度を監視する必要はなく、たとえば、複数のセルによって構成されるモジュール単位や組電池単位で電圧や温度を監視してもよい。
The
MG30は、組電池100から供給される電力によって駆動される。MG30の駆動力は、駆動軸を介して駆動輪40に伝達される。また、車両1の制動時には、MG30は、駆動輪40の回転力により駆動されることによって発電機として動作する。MG30の発電電力は、PCU20を介して組電池100に充電される。
MG 30 is driven by electric power supplied from
PCU20は、たとえばコンバータと、インバータ(いずれも図示せず)とを含む。PCU20は、ECU300からのスイッチング指令に従って、組電池100とMG30との間で双方向に電力変換が可能に構成されている。コンバータは、組電池100とインバータとの間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成されている。インバータは、直流電力とMG30に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行するように構成されている。
PCU 20 includes, for example, a converter and an inverter (neither is shown). PCU 20 is configured to be capable of bidirectional power conversion between
ECU300は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力インターフェイスと(いずれも図示せず)を含む。ECU300は、各センサからの信号およびメモリに記憶された情報に基づいてPCU20を制御することによって、組電池100の充放電を制御する。
ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and an input / output interface (neither is shown). ECU 300 controls charging and discharging of
[内部抵抗の推定精度向上]
上述のように、電池システム10において、組電池100は、ニッケル水素単電池を含む。ニッケル水素単電池においては、充放電を繰り返すことにより負極(水素吸蔵合金)が活性化し、負極の反応抵抗が低下する。負極の反応抵抗が低下することによって、ニッケル水素単電池の内部抵抗が低下する。したがって、ニッケル水素単電池の内部抵抗を正確に推定するためには、負極の反応抵抗の低下分を十分に考慮する必要がある。
[Improved estimation accuracy of internal resistance]
As described above, in the
ところで、ニッケル水素単電池の入出力は、過去の入出力の影響を受けやすい(ヒステリシス)。したがって、過去の入出力の影響が大きいタイミングで検知された電流変化量及び電圧変化量からニッケル水素単電池の内部抵抗を推定したとしても、負極の反応抵抗の低下分は、内部抵抗に正確には反映されない。 Incidentally, the input / output of the nickel-metal hydride single cell is easily affected by past input / output (hysteresis). Therefore, even if the internal resistance of the nickel-metal hydride cell is estimated from the current change amount and the voltage change amount detected at the timing when the influence of the past input / output is large, the decrease in the reaction resistance of the negative electrode is accurately represented by the internal resistance. Is not reflected.
本実施の形態に従う電池システム10において、ECU300は、ニッケル水素単電池の負極の反応抵抗の影響が支配的となる条件が成立した場合に電流変化量及び電圧変化量を記憶する。ECU300は、記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いてニッケル水素単電池の内部抵抗を推定する。負極の反応抵抗の影響が支配的となるタイミングで検知された電流変化量及び電圧変化量を用いてニッケル水素単電池の内部抵抗が推定されるため、電池システム10によれば、内部抵抗の推定において負極の反応抵抗の低下を十分に考慮することができる。なお、ECU300は、たとえば、組電池100に含まれる各ニッケル水素単電池に関して電流変化量及び電圧変化量を記憶し、各ニッケル水素単電池に関して内部抵抗を推定する。
In
本発明者は、さらに、ニッケル水素単電池の負極の反応抵抗の影響が支配的となる条件がニッケル水素単電池の温度により異なることを見出した。 The present inventor has further found that conditions under which the influence of the reaction resistance of the negative electrode of the nickel-metal hydride cell dominates differ depending on the temperature of the nickel-metal hydride cell.
図2は、ニッケル水素単電池の温度が常温(たとえば、25℃)である場合に、負極の反応抵抗の影響があらわれやすい条件を説明するための図である。図2を参照して、横軸は対象となるニッケル水素単電池が新品であるか回収品であるかを示し、縦軸はニッケル水素単電池の内部抵抗を示す。 FIG. 2 is a diagram for explaining conditions under which the influence of the reaction resistance of the negative electrode is likely to appear when the temperature of the nickel-metal hydride cell is normal temperature (for example, 25 ° C.). Referring to FIG. 2, the horizontal axis indicates whether the target nickel-metal hydride cell is a new or collected product, and the vertical axis indicates the internal resistance of the nickel-metal hydride cell.
回収品は、充放電が繰り返し行なわれた単セルである。本来、ニッケル水素単電池においては、充放電が繰り返されることによって負極の反応抵抗が低下する。したがって、新品よりも回収品の方が内部抵抗が低いはずである。 The recovered product is a single cell repeatedly charged and discharged. Originally, in a nickel-metal hydride cell, the reaction resistance of the negative electrode decreases as charge and discharge are repeated. Therefore, the collected product should have lower internal resistance than the new product.
右側の新品及び回収品の内部抵抗は、新品及び回収品のそれぞれにおいて、常温下で1秒間の電流変化量及び電圧変化量を検知することによって推定された値である。本来、上述のように新品よりも回収品の方が内部抵抗が低いはずであるが、この場合には両者にほとんど差がない。これは、常温下では1秒間というある程度長い時間において、推定された内部抵抗に、ニッケル水素単電池の過去の入出力の影響が大きく反映されたためと考えられる。 The internal resistance of the new product and the collected product on the right side is a value estimated by detecting a current change amount and a voltage change amount for one second at room temperature in each of the new product and the collected product. Originally, the collected product should have lower internal resistance than the new product as described above, but in this case, there is almost no difference between the two. This is considered to be because the estimated internal resistance largely reflected the influence of the past input / output of the nickel-metal hydride single cell at a relatively long time of 1 second at room temperature.
左側の新品及び回収品の内部抵抗は、新品及び回収品のそれぞれにおいて、常温下で0.1秒間の電流変化量及び電圧変化量を検知することによって推定された値である。この場合には、回収品の方が新品よりも内部抵抗が低くなっており、推定された内部抵抗に負極の反応抵抗の低下分が反映されているといえる。したがって、負極の反応抵抗の低下分を正確に推定するために、常温下では0.1秒という短時間における電流変化量及び電圧変化量を検知する必要がある。 The internal resistance of the new product and the recovered product on the left side is a value estimated by detecting a current change amount and a voltage change amount for 0.1 second at room temperature in each of the new product and the recovered product. In this case, the internal resistance of the recovered product is lower than that of the new product, and it can be said that the estimated internal resistance reflects a decrease in the reaction resistance of the negative electrode. Therefore, in order to accurately estimate the decrease in the reaction resistance of the negative electrode, it is necessary to detect the amount of current change and the amount of voltage change in a short time of 0.1 second at normal temperature.
図3は、ニッケル水素単電池の温度が低温(たとえば、マイナス(−)30℃)である場合に、負極の反応抵抗の影響があらわれやすい条件を説明するための図である。図3を参照して、図2と同様、横軸は対象となるニッケル水素単電池が新品であるか回収品であるかを示し、縦軸はニッケル水素単電池の内部抵抗を示す。 FIG. 3 is a diagram for explaining conditions under which the influence of the reaction resistance of the negative electrode is likely to appear when the temperature of the nickel-metal hydride single cell is low (for example, minus (−) 30 ° C.). Referring to FIG. 3, similarly to FIG. 2, the horizontal axis indicates whether the target nickel-metal hydride cell is a new or collected product, and the vertical axis indicates the internal resistance of the nickel-metal hydride cell.
左側の新品及び回収品の内部抵抗は、新品及び回収品のそれぞれにおいて、低温下で0.1秒間の電流変化量及び電圧変化量を検知することによって推定された値である。この場合には、新品と回収品との間で推定された内部抵抗にほとんど差がない。これは、低温下では0.1秒という短時間では負極の反応抵抗の影響が十分にあらわれなかったためと考えられる。 The internal resistance of the new product and the recovered product on the left side is a value estimated by detecting a current change amount and a voltage change amount for 0.1 second at a low temperature in each of the new product and the recovered product. In this case, there is almost no difference in the estimated internal resistance between the new product and the recovered product. This is considered to be because the effect of the reaction resistance of the negative electrode did not sufficiently appear in a short time of 0.1 second at a low temperature.
右側の新品及び回収品の内部抵抗は、新品及び回収品のそれぞれにおいて、低温下で1秒間の電流変化量及び電圧変化量を検知することによって推定された値である。この場合には、回収品の方が新品よりも内部抵抗が低くなっており、推定された内部抵抗に負極の反応抵抗の低下分が反映されているといえる。したがって、負極の反応抵抗の低下分を正確に推定するために、低温下では1秒というある程度長い時間における電流変化量及び電圧変化量を検知する必要がある。 The internal resistance of the new product and the collected product on the right side is a value estimated by detecting the amount of current change and the amount of voltage change for one second at a low temperature in each of the new product and the collected product. In this case, the internal resistance of the recovered product is lower than that of the new product, and it can be said that the estimated internal resistance reflects a decrease in the reaction resistance of the negative electrode. Therefore, in order to accurately estimate the decrease in the reaction resistance of the negative electrode, it is necessary to detect the amount of change in current and the amount of change in voltage for a relatively long time of 1 second at low temperatures.
そこで、本実施の形態に従う電池システム10において、ECU300は、ニッケル水素単電池の内部抵抗を推定するために所定時間におけるニッケル水素単電池の電流変化量及び電圧変化量を監視し、所定時間は、ニッケル水素単電池の温度によって異なるように設定される。これにより、電流変化量及び電圧変化量を記憶するべきか否かを判定する間隔が温度に応じて適切に設定される。たとえば、ニッケル水素単電池の温度が低温である場合には、所定時間として1秒が設定され、ニッケル水素単電池の温度が常温である場合には、所定時間として0.1秒が設定される。
Therefore, in
ECU300は、所定時間として第1の時間(たとえば1秒)が設定されている場合(たとえば、低温の場合)には、以下の2つの条件を両方満たす場合に、ニッケル水素単電池の電流変化量及び電圧変化量を内部抵抗の推定のために記憶する。第1の条件は、所定時間における電流変化量の大きさが第1の所定量以上であることである。第2の条件は、所定時間における電流変化量の大きさが最大となった時点以後の電流の変動幅が第2の所定量(第2の所定量<第1の所定量)以下であることである。
When a first time (for example, one second) is set as the predetermined time (for example, when the temperature is low),
図4は、所定時間として第1の時間が設定されている場合に、電流変化量及び電圧変化量が内部抵抗推定のために記憶される条件を説明するための図である。図4を参照して、横軸は時間を示し、縦軸はニッケル水素単電池の電流を示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining a condition under which the current change amount and the voltage change amount are stored for estimating the internal resistance when the first time is set as the predetermined time. Referring to FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current of the nickel-metal hydride battery.
時刻t01〜t01+1秒までの1秒が所定時間であるとする。この場合に、上記第1の条件における「所定時間における電流変化量の大きさ」は、時刻t01+1秒における電流I11から時刻t01における電流I10を差し引いたΔI0である。したがって、ΔI0が第1の所定量以上である場合に、上記第1の条件が満たされる。第1の条件が満たされている場合、電流変化量及び電圧変化量から推定される内部抵抗において、負極の反応抵抗の影響がある程度大きくなっているものと考えられる。 It is assumed that one second from time t01 to t01 + 1 second is a predetermined time. In this case, the “magnitude of the current change amount in the predetermined time” under the first condition is ΔI0 obtained by subtracting the current I10 at the time t01 from the current I11 at the time t01 + 1 second. Therefore, when ΔI0 is equal to or more than the first predetermined amount, the first condition is satisfied. When the first condition is satisfied, it is considered that the influence of the reaction resistance of the negative electrode on the internal resistance estimated from the current change amount and the voltage change amount has increased to some extent.
時刻t01〜t01+1秒の間において、時刻t01からの電流変化量の大きさが最大となる時刻はt02である。したがって、上記第2の条件における「所定時間における電流変化量の大きさが最大となった時点以後の電流の変動幅」は、時刻t02〜t01+1秒における変動幅であるΔI1である。したがって、ΔI1が第2の所定量以下である場合に、上記第2の条件が満たされる。第2の条件が満たされない場合(ΔI1が大きく変動する場合)には、電流変化量及び電圧変化量から推定される内部抵抗において、拡散抵抗(反応抵抗よりも時定数が遅い)等の影響が大きくなってきているものと考えられる。したがって、ECU300は、第2の条件が満たされていない場合の電流変化量及び電圧変化量によっては、負極の反応抵抗の低下を正確に推定することができない。
Between time t01 and time t01 + 1 second, the time at which the magnitude of the current change from time t01 is maximum is t02. Therefore, the “fluctuation width of the current after the time point when the magnitude of the current change amount in the predetermined time becomes maximum” under the second condition is ΔI1 which is the fluctuation width from time t02 to t01 + 1 second. Therefore, when ΔI1 is equal to or less than the second predetermined amount, the second condition is satisfied. When the second condition is not satisfied (when ΔI1 fluctuates greatly), the influence of diffusion resistance (a time constant is slower than the reaction resistance) on the internal resistance estimated from the current change amount and the voltage change amount. It is thought that it is getting bigger. Therefore, the
所定時間として第1の時間が設定されている場合には、上記第1及び第2の条件が満たされるときに、負極の反応抵抗の影響が支配的になっていると考えられる。ECU300は、このタイミングで記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いて内部抵抗を推定することによって、負極の反応抵抗の低下分を十分に考慮することができる。
When the first time is set as the predetermined time, it is considered that the influence of the reaction resistance of the negative electrode becomes dominant when the first and second conditions are satisfied. By estimating the internal resistance using the current change amount and the voltage change amount stored at this timing, the
ECU300は、所定時間として第2の時間(たとえば0.1秒)が設定されている場合(たとえば、常温の場合)には、所定時間における電流変化量の大きさが第3の所定量以上であるときに、ニッケル水素単電池の電流変化量及び電圧変化量を内部抵抗の推定のために記憶する。所定時間における電流変化量の大きさが第3の所定量以上である場合には、負極の反応抵抗の影響が支配的になっていると考えられるからである。ECU300は、このタイミングで記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いて内部抵抗を推定することによって、負極の反応抵抗の低下分を十分に考慮することができる。
When the second time (for example, 0.1 second) is set as the predetermined time (for example, at normal temperature),
図5は、所定時間として第2の時間が設定されている場合に、電流変化量及び電圧変化量が内部抵抗推定のために記憶される条件を説明するための図である。図5を参照して、横軸は時間を示し、縦軸はニッケル水素単電池の電流を示す。 FIG. 5 is a diagram for explaining conditions under which the current change amount and the voltage change amount are stored for estimating the internal resistance when the second time is set as the predetermined time. Referring to FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current of the nickel-metal hydride cell.
時刻t0〜t0+0.1秒までの0.1秒が所定時間であるとする。この場合に、時刻t0+0.1秒における電流I1から時刻t0における電流I0を差し引いた値が、所定時間における電流変化量の大きさとなる。したがって、ECU300は、この値が第3の所定量以上であるときに、電流変化量及び電圧変化量を内部抵抗の推定のために記憶する。
It is assumed that 0.1 second from time t0 to t0 + 0.1 second is the predetermined time. In this case, a value obtained by subtracting the current I0 at the time t0 from the current I1 at the time t0 + 0.1 seconds is the magnitude of the current change amount in the predetermined time. Therefore, when this value is equal to or larger than the third predetermined amount,
なお、所定時間として第2の時間(たとえば、0.1秒)が設定されている場合には、第1の時間(たとえば、1秒)が設定されている場合と異なり、上記第2の条件が課されていない。これは、所定時間が短い場合には、電流変化量及び電圧変化量から推定される内部抵抗において、時定数の遅い拡散抵抗の影響が大きくなる可能性が低いからである。 Note that when the second time (for example, 0.1 second) is set as the predetermined time, unlike the case where the first time (for example, 1 second) is set, the second condition is set. Is not imposed. This is because, when the predetermined time is short, the influence of the diffusion resistance having a slow time constant on the internal resistance estimated from the current change amount and the voltage change amount is unlikely to increase.
このように、ECU300は、ニッケル水素単電池の負極の反応抵抗の影響が支配的となる条件が成立した場合に電流変化量及び電圧変化量を記憶し、記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いてニッケル水素単電池の内部抵抗を推定する。したがって、電池システム10によれば、内部抵抗の推定において負極の反応抵抗の低下を十分に考慮することができる。
As described above, the
[内部抵抗推定の処理手順]
図6は、電池システム10におけるニッケル水素単電池の内部抵抗の推定処理手順を示すフローチャートである。図6を参照して、このフローチャートに示される処理は、車両システムの作動中にECU300により繰り返し実行される。
[Processing procedure for internal resistance estimation]
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for estimating the internal resistance of the nickel-metal hydride battery in the
ECU300は、電圧センサ210、電流センサ220、及び温度センサ230からセル電圧を示す信号、電流を示す信号、及びセル温度を示す信号をそれぞれ取得する(ステップS100)。ECU300は、取得されたセル温度を参照することによって、ニッケル水素単電池の温度が低温であるか常温であるかを判定する(ステップS110)。たとえば、ECU300は、0℃以上を常温と判定し、0℃未満を低温と判定する。
ニッケル水素単電池の温度が低温であると判定されると(ステップS110において「低温」)、ECU300は、上述の所定時間として第1の時間(たとえば、1秒)を設定する(ステップS120)。
When it is determined that the temperature of the nickel-metal hydride battery is low (“low temperature” in step S110),
その後、ECU300は、第1の時間前に検知された電流(ECU300の内部のメモリに記憶されている。)と今サイクルにおいて検知された電流との差の絶対値(所定時間における電流変化量の大きさ)が第1の所定量以上か否かを判定する(ステップS130)。所定時間における電流変化量の大きさが第1の所定量未満であると判定されると(ステップS130においてNO)、処理はリターンに移行する。
Thereafter, the
所定時間における電流変化量の大きさが第1の所定量以上であると判定されると(ステップS130においてYES)、ECU300は、第1の時間前から電流変化量の大きさが最大となった時点以後から今サイクルまでの電流の変動幅が第2の所定値以下か否かを判定する(ステップS140)。電流の変動幅が第2の所定値を上回ると判定されると(ステップS140においてNO)、処理はリターンに移行する。
If it is determined that the magnitude of the current change in the predetermined time is equal to or greater than the first predetermined amount (YES in step S130),
電流の変動幅が第2の所定値以下であると判定されると(ステップS140においてYES)、ECU300は、第1の時間前から今サイクルまでの電圧変化量及び電流変化量(所定時間における電圧変化量及び電流変化量)を内部抵抗を推定するために内部メモリに記憶する(ステップS150)。
If it is determined that the current fluctuation width is equal to or smaller than the second predetermined value (YES in step S140),
その後、ECU300は、今サイクルにステップS150において記憶された電圧変化量及び電流変化量、並びに、過去のサイクルにステップS150において記憶された電圧変化量及び電流変化量を用いることによって、低温におけるニッケル水素単電池の内部抵抗を推定する(ステップS160)。たとえば、ECU300は、過去に記憶された電圧変化量及び電流変化量と、今回記憶された電圧変化量及び電流変化量とを、適度に重みづけした上で用いることによりニッケル水素単電池の内部抵抗を推定する。なお、ここで推定される内部抵抗は、t秒(第1の時間)抵抗値であり、第1の時間における電圧変化量及び電流変化量から求められる抵抗値である。
Thereafter, the
ECU300は、推定された内部抵抗に基づいて、ニッケル水素単電池の入出力制限値を更新する(ステップS170)。
ステップS110において、ニッケル水素単電池の温度が常温であると判定されると(ステップS110において「常温」)、ECU300は、上述の所定時間として第2の時間(たとえば、0.1秒)を設定する(ステップS180)。
If it is determined in step S110 that the temperature of the nickel-metal hydride cell is normal temperature (“normal temperature” in step S110),
その後のステップS190〜S220の処理は、ステップS130,S150〜S170の処理とそれぞれ実質的に同一である。異なる点として、たとえば、ステップS190〜S220における所定時間が第1の時間であるのに対し、ステップS130,S150〜S170における所定時間が第2の時間である点や、ステップS130におけるしきい値が第1の所定量であるのに対し、ステップS190におけるしきい値が第3の所定量である点がある。 Subsequent processes in steps S190 to S220 are substantially the same as the processes in steps S130 and S150 to S170, respectively. The difference is, for example, that the predetermined time in steps S190 to S220 is the first time, while the predetermined time in steps S130 and S150 to S170 is the second time, and the threshold value in step S130 is different. There is a point that the threshold value in step S190 is the third predetermined amount, while the threshold value is the first predetermined amount.
なお、ニッケル水素単電池の温度が常温である場合には、ステップS140のような判定が行なわれない。これは、上述の通り、所定時間が短い場合(たとえば、0.1秒)には、電流変化量及び電圧変化量から推定される内部抵抗において、時定数の遅い拡散抵抗の影響が大きくなる可能性が低いからである。 If the temperature of the nickel-metal hydride battery is normal temperature, the determination as in step S140 is not performed. This is because, as described above, when the predetermined time is short (for example, 0.1 second), the influence of the diffusion resistance having a slow time constant may increase on the internal resistance estimated from the current change and the voltage change. This is because the nature is low.
以上のように、本実施の形態に従う電池システム10において、ECU300は、ニッケル水素単電池の負極の反応抵抗の影響が支配的となるタイミングで電流変化量及び電圧変化量を記憶し、記憶された電流変化量及び電圧変化量を用いてニッケル水素単電池の内部抵抗を推定する。したがって、電池システム10によれば、内部抵抗の推定において負極の反応抵抗の低下を十分に考慮することができる。
As described above, in
なお、ニッケル水素単電池の内部抵抗の推定処理手順は、必ずしも低温と常温とで分ける必要はない。たとえば、極低温(たとえば、−30℃以下)と低温(たとえば、0℃未満)と常温(たとえば、0℃以上)とで内部抵抗の推定処理手順を分けてもよい。 Note that the procedure for estimating the internal resistance of the nickel-metal hydride cell does not necessarily need to be divided into low temperature and normal temperature. For example, the processing procedure for estimating the internal resistance may be divided into a very low temperature (for example, −30 ° C. or less), a low temperature (for example, less than 0 ° C.), and a normal temperature (for example, 0 ° C. or more).
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10 電池システム、20 PCU、30 MG、40 駆動輪、100 組電池、200 監視ユニット、210 電圧センサ、220 電流センサ、230 温度センサ、300 ECU。 1 vehicle, 10 battery system, 20 PCU, 30 MG, 40 driving wheels, 100 assembled battery, 200 monitoring unit, 210 voltage sensor, 220 current sensor, 230 temperature sensor, 300 ECU.
Claims (1)
前記ニッケル水素電池の内部抵抗を推定するように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、所定時間における前記ニッケル水素電池の電流変化量及び電圧変化量を監視し、
前記所定時間は、前記ニッケル水素電池の温度によって異なるように設定され、
前記制御装置は、
前記所定時間として第1の時間が設定されている場合には、
前記電流変化量の大きさが第1の所定量以上であり、かつ、前記電流変化量の大きさが最大となった時点以後の前記ニッケル水素電池の電流の変動幅が前記第1の所定量より小さい第2の所定量以下であるときに、前記電流変化量及び前記電圧変化量を記憶し、記憶された前記電流変化量及び前記電圧変化量を用いて前記内部抵抗を推定し、
前記第1の所定量は、前記内部抵抗において反応抵抗が支配的であることを判定するための値であり、
前記第2の所定量は、前記内部抵抗において拡散抵抗が支配的でないことを判定するための値であり、
前記所定時間として前記第1の時間よりも短い第2の時間が設定されている場合には、前記電流変化量の大きさが第3の所定量以上であるときに、前記電流変化量及び前記電圧変化量を記憶し、記憶された前記電流変化量及び前記電圧変化量を用いて前記内部抵抗を推定し、
前記第3の所定量は、前記内部抵抗において反応抵抗が支配的であることを判定するための値である、電池システム。 Nickel-metal hydride batteries,
A control device configured to estimate the internal resistance of the nickel-metal hydride battery,
The control device monitors a current change amount and a voltage change amount of the nickel-metal hydride battery during a predetermined time,
The predetermined time is set to be different depending on the temperature of the nickel-metal hydride battery,
The control device includes:
When the first time is set as the predetermined time,
The variation range of the current of the nickel-metal hydride battery after the time when the magnitude of the current change amount is equal to or more than the first predetermined amount and the magnitude of the current change amount is the maximum is the first predetermined amount. When the current change amount and the voltage change amount are equal to or smaller than a second predetermined amount which is smaller than the second predetermined amount, the internal resistance is estimated using the stored current change amount and the voltage change amount,
The first predetermined amount is a value for determining that a reaction resistance is dominant in the internal resistance,
The second predetermined amount is a value for determining that diffusion resistance is not dominant in the internal resistance,
When a second time shorter than the first time is set as the predetermined time, when the magnitude of the current change is equal to or greater than a third predetermined amount, the current change and the current storing the voltage change amount, the current change amount stored and using the voltage variation estimating the internal resistance,
The battery system , wherein the third predetermined amount is a value for determining that a reaction resistance is dominant in the internal resistance .
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