JP6863688B2 - 電池システム - Google Patents
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Description
<ハイブリッド車両の構成>
図1は、実施の形態1に係る電池システムが搭載されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両1は、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)10,20と、動力分割機構30と、エンジン40と、駆動輪50と、電池システム2とを備える。電池システム2は、バッテリ100と、電圧センサ110と、電流センサ120と、温度センサ130と、電力制御ユニット(PCU:Power Control Unit)200と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)210と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
以上のように構成された電池システム2において、バッテリ100のメモリ効果による電圧変化量(電圧降下量または電圧上昇量)を示す「メモリ量」を高精度に推定することが求められる。
使用条件P〜R下で生じたメモリ量を曲線CP〜CRを参照することでそれぞれ算出し、算出されたメモリ量を積算する処理を繰り返し実行することによって「積算メモリ量」を推定することができる。この処理を「積算メモリ量推定処理」とも称し、以下に詳細に説明する。
<積算メモリ量推定処理フロー>
図6は、積算メモリ量推定処理を示すフローチャートである。図6ならびに後述する図8、図9および図13に示すフローチャートは、所定周期毎または所定条件が成立する度にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて実行される。これら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ECU300によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部がECU300内に作製されたハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。
積算メモリ量ΣMが所定値を上回った場合には、バッテリ100のリフレッシュ充放電を行なうことが望ましい。より詳細に説明すると、積算メモリ量ΣMはバッテリ100の充電側と放電側とで別々に算出される。バッテリ100の充電側の積算メモリ量(以下「充電メモリ量」とも称する)ΣMchgが所定値を上回った場合には、バッテリ100のリフレッシュ充電を行なうことが望ましい。一方、バッテリ100の放電側の積算メモリ量(以下「放電メモリ量」とも称する)ΣMdchが所定値を上回った場合には、バッテリ100のリフレッシュ放電を行なうことが望ましい。
バッテリ100のリフレッシュ放電を行なった直後に車両1をイグニッションオフ(IG−OFF)した場合、車両1の次回のイグニッションオン(IG−ON)時にバッテリ100のSOCが過度に低い状態のままである可能性がある。そうすると、ハイブリッド車両1の走行性能(または燃費、ドライバビリティ等)の低下を引き起こす可能性がある。あるいは、バッテリ100から供給された電力を用いてモータジェネレータ10を駆動させてエンジン40を始動することが困難となる可能性がある。このような課題に対応すべく、実施の形態2では、カーナビゲーションシステム400により取得された車両1の走行予定情報を用いて、バッテリ100のリフレッシュ放電を実行するか否かを判定する処理について説明する。
本発明者らは、リフレッシュ放電を行なった後にバッテリ100を放置する(バッテリ100のSOCを放電後の値に維持する)ことによって、放電メモリ量ΣMdchの減少量(メモリ効果の解消度合い)が大きくなることを見出した。
本発明者らは、リフレッシュ放電制御における放電電流の大きさ(放電電流レート)またはリフレッシュ充電制御における充電電流の大きさ(充電電流レート)の影響についても検討した。以下、その検討結果に基づく制御について説明する。
一般に、ニッケル水素電池ではガス(水素ガス等)が発生し、ニッケル水素電池の内圧が上昇し得る。ガス発生量はニッケル水素電池の電圧に依存し、ニッケル水素電池の電圧が高くなるほど内圧が上昇する。したがって、バッテリ100において内圧Pinが過度に上昇した場合には、バッテリ100への充電電力の制御上限値を示す充電電力上限値Winを制限することが考えられる。これにより、電圧Vbの上昇が抑制され、ガスのさらなる発生が抑制されるためである。このようにすることによってバッテリ100の保護が図られるものの、バッテリ100への充電電力が正常時と比べて制限されるため、たとえばモータジェネレータ20による回生電力をバッテリ100に十分に充電できなくなる可能性がある。その結果、車両1の燃費が悪化し得る。
実施の形態3にて説明したように、ニッケル水素電池では過度の内圧上昇を抑制することが望ましい。実施の形態3の変形例では、バッテリ100の充電メモリ量ΣMchgを適切に解消しつつ、バッテリ100の内圧Pinの上昇を抑制可能な制御について説明する。より詳細には、リフレッシュ充電時にバッテリ100のSOCを100%まで上昇させるのに代えて、SOCの上昇が100%よりも低い値Y(Yは、たとえば80%前後の値)までに抑制される。その理由について以下に説明する。
Claims (3)
- ハイブリッド車両の電動機との間で電力の授受を行なう電池システムであって、
ニッケル水素電池を含むバッテリと、
前記バッテリと前記電動機との間で電力を変換する電力変換装置と、
前記バッテリに生じたメモリ効果を解消するためのリフレッシュ充電の非実行時には前記バッテリのSOC(State Of Charge)が所定範囲内に維持され、前記リフレッシュ充電の実行時には前記バッテリのSOCが前記所定範囲の上限値を上回るように前記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
前記バッテリは、前記バッテリの温度が所定温度よりも高い場合の前記リフレッシュ充電による前記バッテリのメモリ効果の解消度合いが、前記バッテリの温度が前記所定温度よりも低い場合の前記リフレッシュ充電による前記バッテリのメモリ効果の解消度合いよりも大きいように構成され、
前記制御装置は、
前記バッテリの開放電圧と温度とを含んで定義された使用条件毎に区分して定められ、前記バッテリの使用開始時からの経過時間と、前記バッテリのメモリ効果による電圧変化量であるメモリ量との対応関係を示すデータを記憶しており、
前記データを参照して、前記使用条件の区分が変化しない時間内でのメモリ量を算出するとともに、前記使用条件の区分が変化すると、変化後の区分が持続する時間内でのメモリ量を算出し、
前記使用条件の区分が変化しない時間内でのメモリ量と、変化後の区分が持続する時間内でのメモリ量とを積算することによって、前記バッテリの現在のメモリ量を推定し、
前記現在のメモリ量が所定値よりも大きく、かつ、前記バッテリの温度が前記所定温度よりも高い場合に、前記リフレッシュ充電を実行する、電池システム。 - ハイブリッド車両の電動機との間で電力の授受を行なう電池システムであって、
ニッケル水素電池を含むバッテリと、
前記バッテリと前記電動機との間で電力を変換する電力変換装置と、
前記バッテリに生じたメモリ効果を解消するためのリフレッシュ放電の非実行時には前記バッテリのSOCが所定範囲内に維持され、前記リフレッシュ放電の実行時には前記バッテリのSOCが前記所定範囲の下限値を下回るように前記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
前記バッテリは、前記バッテリの温度が所定温度よりも高い場合の前記リフレッシュ放電による前記バッテリのメモリ効果の解消度合いが、前記バッテリの温度が前記所定温度よりも低い場合の前記リフレッシュ放電による前記バッテリのメモリ効果の解消度合いよりも大きいように構成され、
前記制御装置は、
前記バッテリの開放電圧と温度とを含んで定義された使用条件毎に区分して定められ、前記バッテリの使用開始時からの経過時間と、前記バッテリのメモリ効果による電圧変化量であるメモリ量との対応関係を示すデータを記憶しており、
前記データを参照して、前記使用条件の区分が変化しない時間内でのメモリ量を算出するとともに、前記使用条件の区分が変化すると、変化後の区分が持続する時間内でのメモリ量を算出し、
前記使用条件の区分が変化しない時間内でのメモリ量と、変化後の区分が持続する時間内でのメモリ量とを積算することによって、前記バッテリの現在のメモリ量を推定し、
前記現在のメモリ量が所定値よりも大きく、かつ、前記バッテリの温度が前記所定温度よりも高い場合に、前記リフレッシュ放電を実行する、電池システム。 - 前記所定温度は、室温よりも高い温度である、請求項1または2に記載の電池システム。
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