JP6753332B2 - Battery system - Google Patents
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Description
本開示は、電池システムに関し、特に、電動機を備えた車両に搭載可能に構成され、かつ並列接続された複数の二次電池を含んで構成された組電池を備えた電池システムに関する。 The present disclosure relates to a battery system, and more particularly to a battery system including an assembled battery configured to be mountable on a vehicle equipped with an electric motor and including a plurality of secondary batteries connected in parallel.
近年、ハイブリッド車または電気自動車など電動機を備えた車両の普及が進んでいる。これらの車両は、電動機からの車両駆動力のみで走行する「EV走行」が可能である。また、これら車両には、並列接続された複数の二次電池を含んで構成された組電池が搭載される。この組電池を保護するための各種技術が提案されている(たとえば特開2009−216448号公報(特許文献1))。 In recent years, vehicles equipped with electric motors such as hybrid vehicles and electric vehicles have become widespread. These vehicles are capable of "EV traveling" in which they travel only by the vehicle driving force from the electric motor. In addition, these vehicles are equipped with an assembled battery configured to include a plurality of secondary batteries connected in parallel. Various techniques for protecting this assembled battery have been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-216448 (Patent Document 1)).
一般に、並列接続された複数の二次電池(以下では各二次電池を「セル」とも称する)を含んで構成された組電池においては、組電池の入出力端子に電流センサが設けられ、組電池に入出力される電流(総電流)が検出される。このような組電池では、並列接続された複数のセル間で電流のばらつきが生じ得る。そのため、電流センサの検出値から算出される平均電流よりも大きい電流が特定のセルに流れ、そのセルに流れる電流が所定の制限を超える可能性がある。 Generally, in an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries connected in parallel (hereinafter, each secondary battery is also referred to as a "cell"), a current sensor is provided at an input / output terminal of the assembled battery and assembled. The current (total current) input to and from the battery is detected. In such an assembled battery, current variation can occur among a plurality of cells connected in parallel. Therefore, a current larger than the average current calculated from the value detected by the current sensor may flow to a specific cell, and the current flowing through the cell may exceed a predetermined limit.
そこで、そのような場合に備え、並列接続された複数のセルを流れる電流のうちの最大電流を推定し、その最大電流に基づいて、組電池の充放電を制御することが考えられる。たとえば、組電池の充電時に最大電流が第1の基準値を上回った場合には、最大電流が第1の基準値を下回っている場合と比べて、組電池への充電電力の制御上限値(後述するWin)を抑制することができる。また、組電池の放電時に最大電流が第2の基準値を上回った場合には、最大電流が第2の基準値を下回っている場合と比べて、組電池への放電電力の制御上限値(後述するWout)を制限(抑制)することができる。 Therefore, in preparation for such a case, it is conceivable to estimate the maximum current among the currents flowing through the plurality of cells connected in parallel and control the charging / discharging of the assembled battery based on the maximum current. For example, when the maximum current exceeds the first reference value when charging the assembled battery, the control upper limit value of the charging power to the assembled battery (compared to the case where the maximum current is below the first reference value) Win), which will be described later, can be suppressed. Further, when the maximum current exceeds the second reference value when the assembled battery is discharged, the control upper limit value of the discharge power to the assembled battery (compared to the case where the maximum current is lower than the second reference value) Wout), which will be described later, can be restricted (suppressed).
最大電流の推定精度が低い場合、充電電力および放電電力の制御上限値を適切に抑制することができない状況が生じ得る。その結果、組電池を適切に保護することができない可能性がある。あるいは逆に、組電池の保護が過剰になり、組電池を十分に活用することができない可能性がある。したがって、最大電流を高精度に推定することが求められる。 If the estimation accuracy of the maximum current is low, a situation may occur in which the control upper limit values of the charging power and the discharging power cannot be appropriately suppressed. As a result, it may not be possible to properly protect the assembled battery. Or conversely, there is a possibility that the protection of the assembled battery becomes excessive and the assembled battery cannot be fully utilized. Therefore, it is required to estimate the maximum current with high accuracy.
本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、並列接続された複数のセル(二次電池)を含んで構成された組電池を備えた電池システムにおいて、複数のセルを流れる電流のうちの最大電流の推定精度を向上させることである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a plurality of cells in a battery system including an assembled battery including a plurality of cells (secondary batteries) connected in parallel. It is to improve the estimation accuracy of the maximum current among the currents flowing through.
本開示のある局面に従う電池システムは、電動機を備えた車両に搭載可能に構成される。電池システムは、並列接続された複数の二次電池を含んで構成された組電池と、制御装置とを備える。制御装置は、複数の二次電池間の抵抗ばらつきにより生じる複数の二次電池間の電流ばらつきを推定し、推定された電流ばらつきを用いて複数の二次電池に分散して流れる電流のうちの最大電流を推定するように構成される。制御装置は、電動機からの車両駆動力のみで車両が走行するEV走行が所定期間継続した場合に、複数の二次電池間のOCV(Open Circuit Voltage)差から、複数の二次電池間を循環するように流れる循環電流を算出し、算出された循環電流と電流ばらつきとを用いて最大電流を推定する。 A battery system according to certain aspects of the present disclosure is configured to be mountable on a vehicle equipped with an electric motor. The battery system includes an assembled battery including a plurality of secondary batteries connected in parallel, and a control device. The control device estimates the current variation between the plurality of secondary batteries caused by the resistance variation among the plurality of secondary batteries, and uses the estimated current variation to disperse and flow in the plurality of secondary batteries. It is configured to estimate the maximum current. The control device circulates between a plurality of secondary batteries due to the OCV (Open Circuit Voltage) difference between the plurality of secondary batteries when the EV running in which the vehicle travels is continued for a predetermined period only by the vehicle driving force from the electric motor. The circulating current that flows so as to be calculated is calculated, and the maximum current is estimated using the calculated circulating current and the current variation.
上記構成によれば、並列接続された複数のセルに分散して流れる電流のうち最大の電流が推定される(詳細な推定手法は後述する)。したがって、この電池システムによれば、この推定された最大電流を参照することによって、セルに流れる電流が所定の制限を超えるのを抑制することができる。 According to the above configuration, the maximum current among the currents distributed and flowing in a plurality of cells connected in parallel is estimated (detailed estimation method will be described later). Therefore, according to this battery system, it is possible to prevent the current flowing through the cell from exceeding a predetermined limit by referring to the estimated maximum current.
本開示によれば、並列接続された複数の二次電池を含んで構成される組電池を備えた電池システムにおいて、最大電流の推定精度を向上させることができる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the estimation accuracy of the maximum current in a battery system including an assembled battery including a plurality of secondary batteries connected in parallel.
以下、本開示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、図中同一また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 disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態]
<電池システムの構成>
図1は、本開示の実施の形態に係る電池システムが搭載された車両1の全体構成を概略的に示す図である。なお、以下では、車両1がハイブリッド車両である場合について代表的に説明するが、本開示に係る電池システムは、ハイブリッド車両に限らず、組電池を搭載する車両全般に適用可能である。
[Embodiment]
<Battery system configuration>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a
図1を参照して、車両1は、電池システム2と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)30と、モータジェネレータ41,42と、エンジン50と、動力分割装置60と、駆動軸70と、駆動輪80とを備える。電池システム2は、組電池10と、監視ユニット20と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)100とを備える。
With reference to FIG. 1, the
エンジン50は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。
The
動力分割装置60は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置60は、エンジン50から出力される動力を、モータジェネレータ41を駆動する動力と、駆動輪80を駆動する動力とに分割する。
The
モータジェネレータ41,42の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。
Each of the
モータジェネレータ41は、主として、動力分割装置60を経由してエンジン50により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ41が発電した電力は、PCU30を介してモータジェネレータ42または組電池10に供給される。
The
モータジェネレータ42は、主として電動機として動作し、駆動輪80を駆動する。モータジェネレータ42は、組電池10からの電力およびモータジェネレータ41の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ42の駆動力は駆動軸70に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ42は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ42が発電した電力は、PCU30を介して組電池10に供給される。
The
組電池10は、並列接続された複数のセル(二次電池)を含んで構成される(詳細な構成は後述)。組電池10は、モータジェネレータ41,42を駆動するための電力を蓄え、PCU50を通じてモータジェネレータ41,42へ電力を供給する。また、組電池10は、モータジェネレータ41,42の発電時にPCU30を通じて発電電力を受けて充電される。
The assembled
監視ユニット20は、電圧センサ21と、電流センサ22と、温度センサ23とを含む。電圧センサ21は、組電池10において並列接続される複数のセルの電圧VBを検出する。電流センサ22は、組電池10に入出力される電流IBを検出する。温度センサ23は、セル毎の温度TBを検出する。なお、温度センサ23は、組電池10に対して複数個(セル数よりも少ない数)設けられ、隣接する複数(たとえば数個)のセルを監視単位として温度を検出してもよい。
The
PCU30は、ECU100からの制御信号に従って、組電池10とモータジェネレータ41,42との間で双方向の電力変換を実行する。PCU30は、モータジェネレータ41,42の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ41を回生状態(発電状態)にしつつ、モータジェネレータ42を力行状態にすることができる。PCU30は、たとえば、モータジェネレータ41,42に対応して設けられる2つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池10の出力電圧以上に昇圧するコンバータ(いずれも図示せず)とを含んで構成される。
The PCU 30 executes bidirectional power conversion between the assembled
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)100Aと、メモリ(より具体的にはROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))100Bと、各種信号を入出力するための入出力ポート(図示せず)とを含んで構成される。ECU100は、各センサから受ける信号並びにメモリ100Bに記憶されたプログラムおよびマップに基づいてエンジン50およびPCU30を制御することにより、組電池10の充放電を制御する。
The
図2は、組電池10の詳細な構成の一例を示す図である。組電池10においては、複数のセルが並列接続されてブロック(あるいはモジュール)を構成し、複数のブロックが直列接続されて組電池10を構成する。具体的には、組電池10は、直列接続されたM個のブロック101〜10Mを含む。ブロック101〜10Mの各々は、並列接続されたN個のセルを含む。なお、M,Nは、2以上の自然数である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the assembled
電圧センサ211は、ブロック101の電圧を検出する。すなわち、電圧センサ211は、ブロック101を構成するN個のセルの電圧VB1を検出する。電圧センサ212〜21Mについても同様である。
The
電流センサ22は、各ブロック101〜10Mに流れる電流IBを検出する。すなわち、電流センサ22は、各ブロックのN個のセルに流れる総電流を検出する。
The
このように、並列接続された複数のセルを含んで構成された組電池10においては、並列接続された複数のセル間での電流ばらつきが生じる可能性がある。そのため、各ブロックの並列接続されたN個のセルについて、電流センサ22の検出値から算出されるN個のセルの平均電流よりも大きい電流が特定のセルに流れ、セルに流れる電流が所定の制限を超える可能性がある。
In the assembled
そのような場合に備え、ECU100は、並列接続された複数のセルを流れる電流のうちの最大電流を推定し、その最大電流に基づいて組電池10の充放電を制御する。より具体的には、ECU100は、組電池10の充電時に最大電流が第1の基準値を上回った場合には、最大電流が第1の基準値を下回っている場合と比べて、組電池10への充電電力の制御上限値Winを抑制する。また、ECU100は、組電池10の放電時に最大電流が第2の基準値を上回った場合には、最大電流が第2の基準値を下回っている場合と比べて、組電池10への放電電力の制御上限値Woutを抑制する。
In preparation for such a case, the
最大電流の推定精度が低い場合、充電電力の制御上限値Winおよび放電電力の制御上限値Woutを適切に抑制することができない状況が生じ得る。その結果、組電池10を適切に保護することができない可能性がある。あるいは逆に、組電池10を過剰に保護してしまい、組電池を十分に活用することができない可能性がある。したがって、最大電流を高精度に推定することが求められる。そのため、本実施の形態では、以下のように電流が推定される。
When the estimation accuracy of the maximum current is low, a situation may occur in which the control upper limit value Win of the charge power and the control upper limit value Wout of the discharge power cannot be appropriately suppressed. As a result, it may not be possible to properly protect the assembled
<最大電流および循環電流>
図3は、セルに流れる電流の推定に用いる計算モデルを示した図である。図3では、ブロック10K(Kは1〜Mのいずれか)について代表的に説明する。本実施の形態では、並列接続されたN個のセルのうち電流が最も集中する1つのセルと、残りの(N−1)個のセルを合成したセルとの2並列モデルが用いられる。電流が最も集中するセルの抵抗(すなわち最小抵抗)をRminと表し、残りのセルの合成抵抗をRtと表す。
<Maximum current and circulating current>
FIG. 3 is a diagram showing a calculation model used for estimating the current flowing through the cell. In FIG. 3, the
以下では、電流が最も集中するセル(すなわち、N個のセルに分散して流れる電流のうち最大電流が流れるセル)を「最大電流セル」とも称し、最大電流セルに流れる電流をImaxと表す。また、最大電流セル以外の(N−1)個の各セルを「標準セル」とも称し、各標準セルに流れる電流をItypと表す。なお、この計算モデルでは、標準セル間では、電流ばらつきは生じないものと仮定している。したがって、(N−1)個の標準セルを流れる電流は、Ityp×(N−1)と表される。 Hereinafter, the cell in which the current is most concentrated (that is, the cell in which the maximum current flows among the currents distributed in N cells) is also referred to as a "maximum current cell", and the current flowing in the maximum current cell is referred to as Imax. Further, each (N-1) cell other than the maximum current cell is also referred to as a "standard cell", and the current flowing through each standard cell is referred to as Ityp. In this calculation model, it is assumed that no current variation occurs between standard cells. Therefore, the current flowing through (N-1) standard cells is represented as Ityp × (N-1).
組電池10(ブロック10K)においては、最大電流セルと標準セルとによって構成される閉ループを循環するように電流が流れ得る。この電流を「循環電流」とも称する。 In the assembled battery 10 (block 10K), a current can flow so as to circulate in a closed loop composed of a maximum current cell and a standard cell. This current is also referred to as "circulating current".
図4は、循環電流を説明するための図である。組電池10では、最大電流セルと、(N−1)個の標準セルとの間にOCV差が生じると、OCV差に応じて、たとえば図4に示す方向に循環電流Icが流れる。循環電流Icの算出手法の詳細については後述する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the circulating current. In the assembled
<走行モード>
車両1は、走行モードとして、HVモードとEVモードとを有する。HVモードとは、エンジン50を駆動させ、エンジン50、組電池10およびモータジェネレータ42を動力源として走行する走行モードである。一方、EVモードとは、エンジン50を停止させ、組電池10およびモータジェネレータ42を動力源として電気走行(EV走行)する走行モードである。HVモードとEVモードとは、たとえば、ユーザがモード選択スイッチ(図示せず)を操作することにより選択される。組電池10を流れる電流IBの態様は、以下に説明するように、車両1の走行モードに応じて大きく異なり得る。
<Running mode>
The
図5は、HVモード選択時およびEVモード選択時において組電池10を流れる電流IBの典型例(シミュレーション条件の一例)を示す図である。図5(A)はHVモード選択時における電流IBの例を示し、図5(B)はEVモード選択時における電流IBの例を示す。横軸は経過時間を示す。縦軸は電流IBを示す。正方向が組電池10の放電方向であり、負方向が組電池10の充電方向である。
FIG. 5 is a diagram showing a typical example (an example of simulation conditions) of the current IB flowing through the assembled
図6は、図5に示した電流IBが流れた場合に生じる、HVモード選択時とEVモード選択時とのOCV差の一例(シミュレーション結果)を示す図である。図6において、横軸は経過時間を示す。縦軸は、組電池10(ブロック10K)に含まれる最大電流セルと標準セルとの間のOCV差(以下「ΔOCV」とも記載する)を示す。ΔOCVは、最大電流セルのOCVであるOCVmaxと、標準セルのOCVであるOCVtypとを用いて、下記式(1)によって算出される。
ΔOCV=OCVmax−OCVtyp ・・・(1)
FIG. 6 is a diagram showing an example (simulation result) of the OCV difference between when the HV mode is selected and when the EV mode is selected, which occurs when the current IB shown in FIG. 5 flows. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the elapsed time. The vertical axis indicates the OCV difference (hereinafter, also referred to as “ΔOCV”) between the maximum current cell and the standard cell included in the assembled battery 10 (block 10K). ΔOCV is calculated by the following formula (1) using OCVmax, which is the OCV of the maximum current cell, and OCVtype, which is the OCV of the standard cell.
ΔOCV = OCVmax-OCVtype ... (1)
図5(A)に示すように、一般に、HVモードでは、組電池10の充放電方向が断続的に切り替わる。このような場合には、ΔOCVは生じにくい(図6参照)。したがって、HVモードにおける循環電流Icの影響は比較的小さい。これに対し、EVモードにおいては、図5(B)に示すように、組電池10の放電が続く場合が多く、組電池10の放電過多の状態が生じやすい。そのため、セル間でのOCV差が生じやすくなる(図6参照)。その結果、循環電流Icの影響が相対的に大きくなる可能性がある。
As shown in FIG. 5A, in general, in the HV mode, the charge / discharge direction of the assembled
<最大電流推定フロー>
そこで、本実施の形態においては、車両1のEVモードが所定期間継続された場合(EV走行が所定期間Tだけ継続された場合)に、循環電流Icを算出し、算出された循環電流Icを用いて最大電流Imaxを推定する「最大電流推定処理」を実行する。
<Maximum current estimation flow>
Therefore, in the present embodiment, when the EV mode of the
図7は、本実施の形態における最大電流推定処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、所定の演算周期が経過する毎にメインルーチン(図示せず)から呼び出され、図1に示したECU100により、組電池10を構成するブロック毎に実行される。また、このフローチャートに含まれる各ステップ(以下「S」と略す)は、基本的にはECU100によるソフトウェア処理によって実現されるが、ECU100内に作製された専用のハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the maximum current estimation process in the present embodiment. This flowchart is called from the main routine (not shown) every time a predetermined calculation cycle elapses, and is executed by the
S10において、ECU100は、セル間の抵抗ばらつきにより生じるセル間の電流ばらつきを推定する。一例として、この実施の形態では、セル間の抵抗ばらつきによる、平均電流に対する最大電流の電流増加分(=最大電流/平均電流)を示す電流増加ゲインGが算出される。
In S10, the
電流増加ゲインGは、以下のように算出することができる。すなわち、たとえば、並列接続されたN個のセルのうちの最低温度Tminと、セル間の温度差(最高温度Tmaxと最低温度Tminとの差分)ΔTと、その最大温度差ΔTによるセル間の抵抗ばらつきに基づく電流増加ゲインGとの関係を実験等により予め求める。この関係は、たとえば、最大電流と平均電流との比(最大電流/平均電流)を実験等により測定することにより準備することができる。あるいは、合成抵抗Rtと最小抵抗Rminとの比(Rt/Rmin)を実験等により測定してもよい。この関係を、マップまたはテーブルとして準備し、メモリ100Bに記憶させておくことで、温度センサ23により検出されたセル温度に基づいて電流増加ゲインGを算出することができる。なお、温度センサ23が隣接する複数(たとえば数個)のセルを監視単位として温度を検出するように設けられている場合には、その温度センサ23の最低温度Tminと温度差ΔTとが用いられる。
The current increase gain G can be calculated as follows. That is, for example, the minimum temperature Tmin of the N cells connected in parallel, the temperature difference between the cells (difference between the maximum temperature Tmax and the minimum temperature Tmin) ΔT, and the resistance between the cells due to the maximum temperature difference ΔT. The relationship with the current increase gain G based on the variation is obtained in advance by experiments or the like. This relationship can be prepared, for example, by measuring the ratio of the maximum current to the average current (maximum current / average current) by an experiment or the like. Alternatively, the ratio (Rt / Rmin) of the combined resistance Rt to the minimum resistance Rmin may be measured by an experiment or the like. By preparing this relationship as a map or a table and storing it in the
S20において、ECU100は、車両1のEVモードが所定期間Tだけ継続したか否かを判定する。所定期間Tは、最大電流セルと標準セルとの間のΔOCVがある程度増加し、それにより循環電流Icが無視できなくなるほど大きくなる期間であって、実験またはシミュレーションにより予め定められる。所定期間Tは、たとえば数分〜10数分程度である。EVモードが所定期間Tだけ継続した場合(S20においてYES)、処理はS30に進められる。S30において、ECU100は、最大電流セルと標準セルとの間のΔOCVを算出するための「OCV差算出処理」を実行する。
In S20, the
図8は、図7のS30にて実行されるOCV差算出処理を説明するフローチャートである。なお、以下では、今回の演算周期をi(iは2以上の自然数)番目の周期とする。 FIG. 8 is a flowchart illustrating the OCV difference calculation process executed in S30 of FIG. In the following, the current calculation cycle will be the i (i is a natural number of 2 or more) th cycle.
図8を参照して、S31において、ECU100は、図7のS80にて算出される最大電流Imaxの前回演算周期での推定値であるImax(i−1)を用いて、最大電流セルのSOC(State Of Charge)を示すSOCmaxを算出する。具体的には、Imax(i−1)に演算周期Δtを乗算して得られる当該セルの容量の増減量をSOCmaxの前回演算値に加減算することによってSOCmaxを算出する。
With reference to FIG. 8, in S31, the
そして、ECU100は、算出されたSOCmaxから最大電流セルのOCVを示すOCVmaxを算出する(S32)。具体的には、組電池10を構成する各セルにおけるSOCとOCVとの関係を示す予め準備されたマップ等を用いて、S31にて算出されたSOCmaxに基づいてOCVmaxを算出することができる。
Then, the
次いで、ECU100は、図7のS90にて算出される電流Itypの前回演算周期での演算値であるItyp(i−1)を用いて、標準セルのSOCを示すSOCtypを算出する(S33)。具体的には、Ityp(i−1)に演算周期Δtを乗算して得られる容量の増減量をSOCtypの前回演算値に加減算することによってSOCtypを算出する。
Next, the
そして、ECU100は、算出されたSOCtypから標準セルのOCVを示すOCVtypを算出する(S34)。具体的には、SOCとOCVとの関係を示す上述のマップ等を用いて、S33にて算出されたSOCtypに基づいてOCVtypを算出することができる。
Then, the
次いで、ECU100は、S32にて算出された最大電流セルのOCVmaxから、S34において算出された標準セルのOCVtypを減算することによって、最大電流セルと標準セルとの間のOCV差であるΔOCVを算出する(S35)。
Next, the
図7に戻り、S40において、ECU100は、最大電流セルと標準セルとの間に生じる循環電流Icを算出するために、最大電流セルと標準セルとによって構成される閉ループの抵抗を示す循環抵抗Rcを算出する。循環抵抗Rcは、最大電流セルの抵抗Rminと、(N−1)個の標準セルの合成抵抗Rtとを用いて下記式(2)のように表される。
Rc=Rmin+Rt ・・・(2)
Returning to FIG. 7, in S40, the
Rc = Rmin + Rt ・ ・ ・ (2)
式(2)において、抵抗Rminは、最大電流セルに流れる電流の推定値である電流Imaxの前回演算値(Imax(i−1))と、当該セル(当該セルを含むブロック)の電圧検出値とから算出される(後述のS80参照)。また、合成抵抗Rtは、標準セルに流れる電流の推定値である電流Itypの前回演算値(Ityp(i−1))と、当該セル(当該セルを含むブロック)の電圧検出値とから算出される(後述のS90参照)。 In the formula (2), the resistance Rmin is the previously calculated value (Imax (i-1)) of the current Imax, which is an estimated value of the current flowing in the maximum current cell, and the voltage detection value of the cell (block including the cell). It is calculated from (see S80 described later). Further, the combined resistance Rt is calculated from the previously calculated value (Itype (i-1)) of the current Ityp, which is an estimated value of the current flowing through the standard cell, and the voltage detection value of the cell (the block including the cell). (See S90 below).
S50において、ECU100は、循環電流Icを算出する。循環電流Icは、S30にて算出されたOCV差であるΔOCVを、S40にて算出された循環抵抗Rcで除算することによって得られる。
In S50, the
ECU100は、合成抵抗RtとΔOCVとに代えて、組電池10の温度とΔOCVとから循環電流Icを算出してもよい。より具体的に説明すると、組電池10の保護を重視する場合には、循環電流Icを大きく推定し、それにより組電池10の充放電をできるだけ厳しく抑制することが望ましい。組電池10の温度が高いほど、循環抵抗Rcは低くなるため、循環電流Icは大きくなる。そのため、組電池10の温度とΔOCVと循環電流Icとの間の関係を実験等により予め測定し、マップとしてメモリ100Bに記憶させておく。そして、温度センサ23により検出された最高温度(複数の温度センサ23により測定された温度のうちの最高値)とΔOCVとから、循環電流Icを算出することができる。ただし、組電池10の最高温度に代えて、たとえば組電池10の平均温度(複数の温度センサ23により測定された温度の平均値)を用いてもよい。循環電流Icの算出後、ECU100は、処理をS70に進める。
The
一方、EVモードが所定期間Tだけ継続していない場合(S20においてNO)には、ECU100は、循環電流Icは依然として小さく無視できる程度であるとして、循環電流Icを0(ゼロ)に設定する(S60)。なお、0に代えて、0よりもわずかに小さな固定値を循環電流Icとして設定してもよい。
On the other hand, when the EV mode is not continued for the predetermined period T (NO in S20), the
S70において、ECU100は、全セル(最大電流セルおよび(N−1)個の標準セル)に流れる電流の平均を示す平均電流Iaveを算出する。平均電流Iaveは、下記式(3)により算出される。なお、IBは、電流センサ22によって検出される電流(総電流)である。
Iave=IB/N ・・・(3)
In S70, the
Iave = IB / N ... (3)
S80において、ECU100は、最大電流セルに流れる電流の推定値である電流Imax(i)を下記式(4)によって算出する。
Imax(i)=Iave×G+Ic ・・・(4)
In S80, the
Imax (i) = Iave × G + Ic ・ ・ ・ (4)
式(4)の右辺において、Iave×Gは、平均電流Iaveに、S10にて算出された電流増加ゲインGを乗算することによって得られる電流値であり、セル間の抵抗ばらつきによる電流増加分を考慮した電流を示す。すなわち、Iave×Gは、本開示に係る「電流ばらつき」に相当する。Icは、S50にて算出された循環電流である。 On the right side of the equation (4), Iave × G is a current value obtained by multiplying the average current Iave by the current increase gain G calculated in S10, and is the amount of current increase due to resistance variation between cells. The current considered is shown. That is, Iave × G corresponds to the “current variation” according to the present disclosure. Ic is the circulating current calculated in S50.
なお、ECU100は、さらに、S70にて算出された電流Imax(i)から、各標準セルに流れる電流の推定値である電流Ityp(i)を下記式(5)によって算出する(S90)。この電流Itypは、次回の演算周期におけるOCV差算出処理(S30)にて用いられる。
Ityp(i)=(IB−Imax(i))/(N−1) ・・・(5)
The
Itype (i) = (IB-Imax (i)) / (N-1) ... (5)
以上のように、本実施の形態によれば、セル間を循環するように流れる循環電流Icの影響が顕著となるEVモードが所定期間Tだけ継続した場合に、セル間の抵抗ばらつきにより生じる電流ばらつきだけ(上記式(4)のIave×Gの項)でなく、循環電流Icも用いて、並列接続された複数のセルに分散して流れる電流のうちの最大電流Imaxが推定される。これにより、最大電流Imaxの推定精度を向上させることができる。したがって、このように高精度に推定された最大電流を参照することによって、セルに流れる電流が所定の制限を超えるのを抑制することができる。また、組電池10の充電電力の制御上限値Winおよび放電電力の制御上限値Woutを適切に制御することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the EV mode in which the influence of the circulating current Ic flowing so as to circulate between the cells becomes remarkable continues for a predetermined period T, the current generated due to the resistance variation between the cells. The maximum current Imax of the currents distributed and flowing in a plurality of cells connected in parallel is estimated by using not only the variation (the term of Iave × G in the above equation (4)) but also the circulating current Ic. Thereby, the estimation accuracy of the maximum current Imax can be improved. Therefore, by referring to the maximum current estimated with high accuracy in this way, it is possible to prevent the current flowing through the cell from exceeding a predetermined limit. Further, the control upper limit value Win of the charge power of the assembled
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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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 should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 車両、2 電池システム、10 組電池、101〜10M ブロック、20 監視ユニット、21,211〜21M 電圧センサ、22 電流センサ、23 温度センサ、30 PCU、41,42 モータジェネレータ、50 エンジン、60 動力分割装置、70 駆動軸、80 駆動輪、100 ECU、100A CPU、100B メモリ。 1 vehicle, 2 battery system, 10 sets of batteries, 101-10M block, 20 monitoring unit, 21,21 to 21M voltage sensor, 22 current sensor, 23 temperature sensor, 30 PCU, 41,42 motor generator, 50 engine, 60 power Divider, 70 drive shaft, 80 drive wheels, 100 ECU, 100A CPU, 100B memory.
Claims (2)
並列接続された複数の二次電池を含んで構成された組電池と、
前記複数の二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記複数の二次電池に分散して流れる電流のうちの最大電流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、
前記複数の二次電池間の温度差と前記複数の二次電池間の抵抗ばらつきとの間の予め求められた関係を用いることによって、前記温度センサにより検出された温度に基づいて前記複数の二次電池間の電流ばらつきを推定し、
前記電動機からの車両駆動力のみで前記車両が走行するEV走行が所定期間継続した場合に、
前記複数の二次電池のうち最も抵抗が低い二次電池を流れる最大電流と他の二次電池を流れる電流とに基づいて、前記複数の二次電池間のOCV(Open Circuit Voltage)差を算出し、
算出されたOCV差から前記複数の二次電池間を循環するように流れる循環電流を算出し、
算出された循環電流と前記電流ばらつきとを用いて前記最大電流を推定する、電池システム。 A battery system that can be mounted on a vehicle equipped with an electric motor.
An assembled battery composed of a plurality of secondary batteries connected in parallel, and
A temperature sensor that detects the temperature of the plurality of secondary batteries, and
Before SL includes a plurality of a controller configured to estimate the maximum current of the current flowing dispersed in the secondary battery,
The control device is
By using a pre-determined relationship between the temperature difference between the plurality of secondary batteries and the resistance variation between the plurality of secondary batteries, the plurality of two batteries are based on the temperature detected by the temperature sensor. Estimate the current variation between the next batteries and
When the EV running in which the vehicle runs is continued for a predetermined period only by the vehicle driving force from the electric motor.
The OCV (Open Circuit Voltage) difference between the plurality of secondary batteries is calculated based on the maximum current flowing through the secondary battery having the lowest resistance among the plurality of secondary batteries and the current flowing through the other secondary batteries. And
From the calculated OCV difference , the circulating current flowing so as to circulate between the plurality of secondary batteries is calculated.
A battery system that estimates the maximum current using the calculated circulating current and the current variation.
前記複数の二次電池のSOCとOCVとの間の関係を用いることによって、前記最大電流が流れる二次電池の容量の増減量から第1のOCVを算出するとともに、前記他の二次電池の容量の増減量から第2のOCVを算出し、By using the relationship between the SOC and OCV of the plurality of secondary batteries, the first OCV is calculated from the amount of increase / decrease in the capacity of the secondary battery through which the maximum current flows, and the other secondary batteries Calculate the second OCV from the amount of increase / decrease in capacity,
前記第1のOCVから前記第2のOCVを減算することによって前記OCV差を算出する、請求項1に記載の電池システム。The battery system according to claim 1, wherein the OCV difference is calculated by subtracting the second OCV from the first OCV.
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