JP6837408B2 - 二次電池の制御装置および制御方法 - Google Patents
二次電池の制御装置および制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6837408B2 JP6837408B2 JP2017182061A JP2017182061A JP6837408B2 JP 6837408 B2 JP6837408 B2 JP 6837408B2 JP 2017182061 A JP2017182061 A JP 2017182061A JP 2017182061 A JP2017182061 A JP 2017182061A JP 6837408 B2 JP6837408 B2 JP 6837408B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- temperature
- battery
- resistance value
- outside air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
図2は、鉄道車両に蓄電池システムを搭載する場合の収納例を示す図である。なお、鉄道車両では、進行方向が長手方向、枕木方向が短軸方向となる。蓄電池を搭載する場合には、蓄電池システムのサイズが大きいため、図2(a)に示す客室車両の屋根側、または、図2(b)に示す車両の床下側に、蓄電池を収納した電池箱11を車両に搭載する。あるいは、専用車両内(図示なし)に蓄電池を収納する場合もある。車両が細長いため、電池を外気で冷却する場合、自動車よりも内部の複数蓄電池に温度差が生じることになる。
さらには、制御部は、第1温度センサが検知した外気の温度時での二次電池の第1内部抵抗値と第2温度センサが検知した二次電池の温度時での二次電池の第2内部抵抗値との抵抗値差が、所定の閾値より未満の場合と以上の場合とにより、冷却装置による冷却速度を変化させることを特徴とする。
図1は、本発明に係る二次電池制御システムの制御フローを示す図である。
外気温度Tout、電池最高温度Tmaxおよび電池最低温度Tminが、検出部1で検出された後、温度演算部2に入力される。複数の温度情報から、温度演算部2は、外気と電池との温度差、電池温度に対する抵抗値の特性を用いて電池温度の差に基づく電池モジュール内の抵抗差および電池モジュール筐体内の電池温度差などを計算する。このときに、電池特性情報部3に格納する、温度と抵抗との関係、SOCと抵抗との関係等を参照する。
図4に示す二次電池制御システムは、二次電池である電池モジュール22を制御するためのシステムであり、検出部20、電池制御部30、冷却条件演算部40、上位制御部60、負荷制御部70および冷却装置制御部71から構成される。
冷却装置制御部71は、上位制御部60からの制御指令に従って冷却装置の制御を実行する。
ハイブリッド車両システムは、エンジン201、エンジン201によって駆動され交流電力を出力する発電機202、交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置203、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置204、鉄道車両を駆動する電動機205、電動機205の出力を減速して輪軸(図示なし)に伝達する減速機(図示なし)および蓄電装置206を主な構成要素とする。
電流検出装置41と複数の電池モジュール(組電池)22を直列に接続した蓄電池21は、更に並列に接続される。電圧検出装置31で検出した総電圧と、電流検出装置41および42で検出した電流値とを状態検知部50の入力とし、状態検知部50は、電池の充電状態(SOC)、健全性(過電圧、過電流)等の状態を検知し、上位制御部60に対して許容電流や許容電力等の情報を出力する。
図8は、電池箱11の内部配置を上部からみた配置例1を示す断面図である。本発明では、図8に示すように、電池箱11は、電池温度を検知する電池温度センサ32を1つ以上設けた複数の蓄電池ユニット23、複数の冷却機34または電池箱11の筺体の外の外気温度を取得する外気温度センサ33を具備する。ここで、電池温度センサ32は、例えば、蓄電池ユニット23の筐体表面に設置し、外気温度センサ33は、例えば、複数の冷却機34の外側または電池箱11の筺体の外側に設置する。
図14は、上段が、電池の温度と抵抗値との関係を示すグラフで、下段が、電池温度と風量風速との関係を示すグラフである。先の図3に示すように、温度によって電池の抵抗値は変化し、SOCによっても変化する(SOCによっても電池の抵抗値が変化する点に関しては、図21、参照)。そのため、SOCと温度に対する抵抗値の関係式またはデータマップを参照して、電池の許容電力を演算することができる。
一つの制御方法として、図16の(a)は、電池温度に対してファンデューティーを制御する方法である。例えば、図に示すように、ある一定温度までは弱風となるファンデューティー0で維持し(図ではT4〜T5間の温度Tsになるまで)、それ以上の電池温度では温度に応じてファンデューティーの最大まで傾斜をつけて風量を制御する。
電池の電圧、電流および温度をそれぞれ測定し(ステップS1)、それらの測定値からSOCを演算し(ステップS2)、その電圧とSOCを記録する(ステップS3)。
複数の温度センサにより外気温度と電池温度とを収集し(ステップS4)、電池を冷却する要否を判断する(ステップS5)。
上述したΔRが閾値以上または閾値未満の場合の冷却速度制御の仕方については、図14および15を用いて先に説明した制御方式を基本とするもので、冷却手段としてファン制御を用いたものである。
図20に示す許容電流値Iは、例えば図21に示す、温度とSOCのパラメータとによって決まる電池の抵抗値に基づいて決定され、その抵抗値が大きくなるほど小さくなる。この決定のために用いる情報は、抵抗に対してマップ化されたものを用いてもよいし、関係式で示されるものでもよい。
5 許容電流計算部、6 システム制御部、10 統括制御部、11 電池箱、
12 車体、13 冷却風導入口、15 車両、16 排風ダクト、
17、17b 開口部、18 単電池、19 排風口、20 検出部 21 蓄電池、
22 電池モジュール(組電池)、23 蓄電池ユニット、30 電池制御部、
31 電圧検出装置、32 電池温度センサ、33 外気温度センサ、34 冷却機、
35 温度センサ、36 熱交換機、40 冷却条件演算部、
41、42 電流検出装置、60 上位制御部、70 負荷制御部、
71 冷却装置制御部、201 エンジン、202 発電機、203 コンバータ装置、
204 インバータ装置、205 誘導電動機、206 蓄電装置、
207 平滑コンデンサ、208 電圧検出器、209 電流検出器、
210 制御部、211 SIV
Claims (16)
- 二次電池と、
外気を取り込み、取り込んだ当該外気により前記二次電池を冷却する複数の冷却機から成る冷却装置と、
前記外気の温度を検知する第1温度センサと、
前記二次電池の温度を検知する複数の第2温度センサと、
前記二次電池および前記冷却装置の運転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第1温度センサが検知した前記外気の温度情報を基に算出した当該外気の温度時での前記二次電池の第1内部抵抗値と前記第2温度センサが検知した前記二次電池の温度情報を基に算出した当該二次電池の温度時での前記二次電池の第2内部抵抗値との抵抗値差が、所定の閾値より未満の場合と以上の場合とにより、前記冷却機による冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1に記載の二次電池の制御装置であって、
前記制御部は、前記抵抗値差が、前記所定の閾値より未満の場合には、前記冷却速度を一定の高速状態に制御し、前記所定の閾値以上の場合には、前記冷却速度を低速状態から徐々に上げ、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満となった時点から前記冷却速度の傾きを増加させるように制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1に記載の二次電池の制御装置であって、
前記二次電池の充電状態を演算する演算部を前記制御部に設け、
前記制御部は、前記外気の温度および前記二次電池の温度から前記二次電池の冷却が必要と判断すると、前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値とを前記二次電池の充電状態を考慮に入れて算出して前記抵抗値差を前記所定の閾値と比較し、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満の場合には、前記冷却機を一定の冷却速度で稼働させ、前記抵抗値差が前記所定の閾値以上の場合、前記二次電池の温度が所定の温度になるまでは前記冷却速度を低速状態とし、前記二次電池の温度が前記所定の温度を超えると前記冷却速度の傾きを増加させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 複数の電池セルから構成される二次電池と、
外気を取り込み、取り込んだ当該外気により前記二次電池を冷却する複数の冷却機から成る冷却装置と、
前記外気の温度を検知する第1温度センサと、
前記二次電池の温度を検知する複数の第2温度センサと、
前記二次電池および前記冷却装置の運転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
検出した前記外気の温度を基に前記二次電池の外気温度時予測抵抗値を算出し、当該外気温度時予測抵抗値から第1許容電流値を算出し、
前記二次電池の許容電流値の設定を、前記二次電池の最低温度時の第2許容電流値と前記第1許容電流値との差が、所定の閾値以上の場合には前記第1許容電流値とし、当該所定の閾値未満の場合には前記第2許容電流値とし、
また、前記二次電池の許容電流値の設定を、前記複数の電池セル間の温度差が、所定の温度差以上の場合には前記第1許容電流値とし、当該所定の温度差未満の場合には前記第2許容電流値とする
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記二次電池の充電状態と前記二次電池の温度に対する内部抵抗値の関係式またはデータマップを参照して前記二次電池の許容電力を演算する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記冷却速度と温度変化を記録する記録装置と、
前記記録装置から前記冷却速度と前記二次電池の温度との関係を抽出する学習装置と
を具備し、
前記冷却速度と前記二次電池の温度との関係を示すマップを逐次更新して前記冷却速度を制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記二次電池が複数の電池ユニットを構成する場合には、前記冷却機を前記電池ユニット毎に設け、前記冷却機を前記電池ユニット対応に個別に制御する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記第1温度センサは、前記二次電池を収納する収納箱の外側または前記冷却機の吸気口近傍に設置し、
前記第2温度センサは、前記二次電池の筐体表面または前記収納箱の内部に設置する
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記冷却機は、ファンで構成され、当該ファンの回転速度を制御することで当該冷却機による冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置であって、
前記冷却機は、ヒートシンクまたはヒートパイプを使用して構成され、当該ヒートシンクまたはヒートパイプの冷媒流量を制御することにより当該冷却機による冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御装置。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置を搭載した鉄道車両。
- 二次電池を冷却する外気の温度および当該二次電池の複数箇所の温度を検出し、
前記外気の温度検出信号に基づいて当該外気の温度時での前記二次電池の第1内部抵抗値を算出し、
前記二次電池の温度検出信号に基づいて前記二次電池の温度時での前記二次電池の第2内部抵抗値を算出し、
前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値との抵抗値差と所定の閾値とを比較し、
前記抵抗値差が、所定の閾値未満の場合と以上の場合とにより、前記二次電池の冷却速度を変化させる
ことを特徴とする二次電池の制御方法。 - 請求項12に記載の二次電池の制御方法であって、
前記所定の閾値未満の場合には、前記冷却速度を一定の高速状態に制御し、
前記所定の閾値以上の場合には、前記冷却速度を低速状態から徐々に上げ、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満となった時点から前記冷却速度の傾きを増加させるように制御する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。 - 二次電池を冷却する外気の温度および当該二次電池の電圧、電流並びに温度を検出し、
前記二次電池の検出値を用いて当該二次電池の充電状態を演算し、
検出した前記外気の温度及び前記二次電池の温度から前記二次電池の冷却の要否を判断し、
前記冷却が不要と判断すると、前記二次電池を冷却する冷却装置を停止し、
前記冷却が必要と判断すると、前記外気の温度時での前記二次電池の第1内部抵抗値と前記二次電池の温度時での前記二次電池の第2内部抵抗値とを前記二次電池の充電状態を考慮に入れて算出し、当該第1内部抵抗値と当該第2内部抵抗値との抵抗値差を所定の閾値と比較し、前記抵抗値差が前記所定の閾値未満の場合、前記冷却装置を一定の冷却速度で稼働させ、前記抵抗値差が前記所定の閾値以上の場合、前記二次電池の温度が所定温度になるまでは前記冷却速度を低速状態とし、前記二次電池の温度が前記所定温度を超えると前記冷却速度の傾きを増加させる
ことを特徴とする二次電池の制御方法。 - 複数の電池セルから構成される二次電池を冷却する外気の温度を検出し、
検出した前記外気の温度を基に前記二次電池の外気温度時予測抵抗値を算出し、当該外気温度時予測抵抗値から前記二次電池の第1許容電流値を算出し、
前記二次電池の最低温度時の第2許容電流値と前記第1許容電流値との差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池の許容電流値の時間特性として、前記第2許容電流値から前記第1許容電流値に向け傾斜をつけて前記二次電池の許容電流値を減少させ、
前記許容電流値が前記第1許容電流値になったときに前記二次電池の冷却を開始させ、
前記複数の電池セル間の温度差が所定の温度差内に収まるまでは前記第1許容電流値を維持し、
前記温度差が前記所定の温度差内に収まれば、前記二次電池の許容電流値の時間特性として、前記第2許容電流値に向け傾斜をつけ前記許容電流値を増加させ前記第2許容電流値に到達後は当該第2許容電流値を維持する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。 - 請求項12から15のいずれか1項に記載の二次電池の制御方法であって、
前記二次電池の充電状態と前記二次電池の温度に対する内部抵抗値の関係式またはデータマップを参照して前記二次電池の許容電力を演算する
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017182061A JP6837408B2 (ja) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 二次電池の制御装置および制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017182061A JP6837408B2 (ja) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 二次電池の制御装置および制御方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019057455A JP2019057455A (ja) | 2019-04-11 |
JP2019057455A5 JP2019057455A5 (ja) | 2020-03-05 |
JP6837408B2 true JP6837408B2 (ja) | 2021-03-03 |
Family
ID=66107829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017182061A Active JP6837408B2 (ja) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 二次電池の制御装置および制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6837408B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7334685B2 (ja) | 2020-07-02 | 2023-08-29 | 株式会社デンソー | 蓄電池制御装置 |
CN112965549B (zh) * | 2021-02-09 | 2022-03-01 | 杭州小电科技股份有限公司 | 恒温控制系统及恒温控制方法 |
WO2023021646A1 (ja) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 三菱電機株式会社 | 鉄道車両用電力変換装置 |
CN114043127A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-02-15 | 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工务机械段 | 一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备 |
CN115986272B (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-02 | 中创新航科技集团股份有限公司 | 一种电池包中辅助结构的控制方法及电池包 |
CN116706340B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-27 | 江苏天合储能有限公司 | 储能系统热管理方法及其系统、电子设备、存储介质 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3052936B2 (ja) * | 1998-07-17 | 2000-06-19 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリ冷却ファン制御装置 |
JP2011146320A (ja) * | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 二次電池の冷却システム |
JP5975314B2 (ja) * | 2013-02-19 | 2016-08-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電システム |
-
2017
- 2017-09-22 JP JP2017182061A patent/JP6837408B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019057455A (ja) | 2019-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6837408B2 (ja) | 二次電池の制御装置および制御方法 | |
AU2005270149B2 (en) | High temperature battery system for hybrid locomotive and offhighway vehicles | |
US9059595B2 (en) | Charging control method for secondary battery and control device | |
US10780786B2 (en) | Adaptive thermal management of an electric energy storage method and system apparatus | |
JP4589872B2 (ja) | 電動車両の制御装置 | |
US9827871B2 (en) | Adaptive thermal management of an electric energy storage method and system apparatus | |
US20170088007A1 (en) | External Auxiliary Thermal Management System for an Electric Vehicle | |
US10059222B2 (en) | Battery temperature estimation system | |
JP5771204B2 (ja) | 熱管理システム、車両及び関連する方法 | |
JP5999320B2 (ja) | 冷却ファンの制御装置 | |
Shiraki et al. | A hybrid system for diesel railcar series Ki-Ha E200 | |
US20170088008A1 (en) | External Auxiliary Thermal Management System for an Electric Vehicle | |
KR20140091624A (ko) | 배터리 온도 관리 장치를 포함하는 배터리 팩 시스템 및 그 제어 방법 | |
CN108461860A (zh) | 用于电动车辆中的电池管理系统的冷却控制方法 | |
JP2022100690A (ja) | 蓄電システム及び蓄電方法 | |
Iwase et al. | Development of battery system for railway vehicle | |
KR20210123188A (ko) | 연료 전지의 전력을 제어하는 방법 및 시스템 | |
Lohner et al. | Intelligent power management of a supercapacitor based hybrid power train for light-rail vehicles and city busses | |
KR101587082B1 (ko) | 차량용 배터리 유닛 냉각장치 | |
JP2014063577A (ja) | 二次電池の冷却方法 | |
JP2012209109A5 (ja) | ||
JP4992177B2 (ja) | 電池冷却系異常検出システム | |
WO2019123905A1 (ja) | 電源装置の冷却方法、冷却プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体及び記憶した機器、電源装置並びにこれを備える車両 | |
JP2001161004A (ja) | バッテリーパックの制御方法 | |
JP6519443B2 (ja) | 電池パック |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200124 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210115 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6837408 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |