JP6910979B2 - Secondary battery temperature control system and temperature control method - Google Patents
Secondary battery temperature control system and temperature control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6910979B2 JP6910979B2 JP2018043391A JP2018043391A JP6910979B2 JP 6910979 B2 JP6910979 B2 JP 6910979B2 JP 2018043391 A JP2018043391 A JP 2018043391A JP 2018043391 A JP2018043391 A JP 2018043391A JP 6910979 B2 JP6910979 B2 JP 6910979B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- temperature
- calculated
- data table
- charge
- 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
Description
本発明は、二次電池の温度制御システム及び温度制御方法に関し、特に鉄道車両用の二次電池の温度を制御する温度制御システム及び温度制御方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a temperature control system and a temperature control method for a secondary battery, and is particularly suitable for application to a temperature control system and a temperature control method for controlling the temperature of a secondary battery for a railway vehicle.
地球温暖化を防止するために、炭酸ガスの排出量削減が求められており、例えば炭酸ガスの大きな排出源の一つであるガソリンエンジンを使用した自動車については、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等への代替が進んでいる。ここで、充放電が可能な蓄電池(二次電池)としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、鉛電池、及び電気二重層キャパシタ等が存在する。このうち特に、リチウムイオン電池等の高出力密度の電池セルを複数個備える二次電池システムが産業用途に広く用いられ、近年では、高電圧化、大容量化された車両用の二次電池システムが普及し始めている。 In order to prevent global warming, it is required to reduce carbon dioxide emissions. For example, for automobiles that use a gasoline engine, which is one of the major sources of carbon dioxide emissions, go to hybrid electric vehicles and electric vehicles. Is being replaced. Here, as the storage battery (secondary battery) capable of charging and discharging, there are a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen battery, a lead battery, an electric double layer capacitor and the like. Of these, in particular, a secondary battery system having a plurality of high output density battery cells such as a lithium ion battery is widely used for industrial applications, and in recent years, a secondary battery system for vehicles having a high voltage and a large capacity has been used. Is beginning to spread.
また、鉄道車両の分野においても、省エネルギー化を図るために、二次電池システムは広く利用されている。鉄道車両の分野における二次電池システムの具体的な用途としては、ディーゼルエンジンで駆動される発電機と二次電池システムとを組み合わせてモータに電力を供給するハイブリッド鉄道車両や、電気車に搭載して回生負荷が無いときにその回生電力を二次電池に吸収する電車システム、さらには、架線レス化を目的した電車線と二次電池システムとのハイブリッド電車(駅間は二次電池システムを電源として走行し、駅で二次電池システムへの充電を行う)等がある。 Also, in the field of railway vehicles, secondary battery systems are widely used in order to save energy. Specific applications of secondary battery systems in the field of railway vehicles include hybrid railway vehicles that supply power to motors by combining a generator driven by a diesel engine and a secondary battery system, and electric vehicles. A train system that absorbs the regenerative power into a secondary battery when there is no regenerative load, and a hybrid train that uses a train line and a secondary battery system for the purpose of eliminating overhead lines (the secondary battery system is used as a power source between stations). And charge the secondary battery system at the station).
上記のような自動車や鉄道車両の動力用電源に代表される大型の二次電池システムは、高出力かつ大容量であることが求められるため、一般に、複数の電池セルを直並列に接続して構成される。また、各電池セルには、リチウムイオン電池が多く用いられる。 A large secondary battery system represented by a power source for powering an automobile or a railroad vehicle as described above is required to have a high output and a large capacity. Therefore, in general, a plurality of battery cells are connected in series and parallel. It is composed. Further, a lithium ion battery is often used for each battery cell.
ここで、一般に、二次電池は、安全な製品として動作を保証する使用可能温度範囲、または所定の性能を満足できる使用温度範囲が、それぞれ仕様として定められている。これらの仕様による温度範囲の上下限を超えて二次電池を稼働することは、電池システムが故障する原因となり、また、電池システムの寿命を早める原因ともなるため、避けなければならない。一般に、リチウムイオン電池等の二次電池は、高温での保存や充放電を繰り返すごとに劣化が加速進行し、電池容量が減少するとともに内部抵抗が上昇して出力の変動が生じる。また、低温での充放電も劣化を加速させる。 Here, in general, the specifications of a secondary battery are defined as an usable temperature range that guarantees operation as a safe product or an operating temperature range that can satisfy a predetermined performance. Operating the secondary battery beyond the upper and lower limits of the temperature range according to these specifications may cause the battery system to fail and shorten the life of the battery system, and must be avoided. In general, a secondary battery such as a lithium-ion battery deteriorates at an accelerated rate each time it is stored at a high temperature or charged / discharged, and the battery capacity decreases and the internal resistance increases to cause fluctuations in output. In addition, charging and discharging at low temperature also accelerates deterioration.
以上のように、電池システムにおいて温度管理は重要な事項であり、例えば特許文献1には、自動車の走行予定経路の路面勾配情報に基づいてモータの運転パターンを予測して二次電池の温度上昇を予測し、上限温度を超えないように冷却スケジュールを立てて冷却ファンを作動させる制御技術が開示されている。
As described above, temperature control is an important matter in the battery system. For example, in
しかし、自動車(モータ)の運転パターンは、実際には、道路の混雑状況や信号機による停止、路面状況、風向、エアコンなどの使用状況、運転者の癖や疲労等、様々なものが要因となって決定されるものであり、特許文献1のように路面勾配情報だけに基づいて運転パターンを計算する場合、二次電池の温度上昇の予測精度が低下することは避け難いといえる。また、自動車に搭載される二次電池の温度上昇を予測するためには、走行予定経路の決定、路面勾配情報の入手、路面勾配情報に基づくモータの運転パターンの計算、モータの運転パターンに基づく二次電池の充放電パターンの計算、次いで、二次電池の充放電パターンに基づく二次電池の発熱・温度の上昇予測、という複雑なステップを踏む必要があり、計算負荷も大きくなってしまう。
However, the driving pattern of a car (motor) is actually caused by various factors such as road congestion, traffic light stop, road surface condition, wind direction, usage of air conditioner, driver's habit and fatigue, etc. When the operation pattern is calculated based only on the road surface gradient information as in
以上のことから、特許文献1に開示された制御技術では、計算負荷を抑制しながらも高精度な二次電池の発熱予測に基づいて二次電池の温度管理を行うことが困難であるという課題があった。
From the above, with the control technology disclosed in
また、特許文献1に開示された制御技術では、二次電池が高温に曝されることによる劣化を抑制するための冷却制御方法は開示されているものの、二次電池が低温で充放電することによる劣化を抑制するための制御方法は開示されておらず、二次電池の劣化に対する抑制効果が十分ではないという課題もあった。
Further, in the control technique disclosed in
一方、ハイブリッド鉄道車両、二次電池を搭載したバスや工場内での運搬用車両等における、運行日程及び運行経路が定められている移動体(車両)に搭載された二次電池や、電力ピークシフト用途の定置用二次電池や、急速充電中の二次電池については、二次電池の充放電パターンがほぼ定まっていることから、上述した自動車のように特別な(複雑な)計算をしなくとも、二次電池の発熱及び温度上昇を正確に予測することができる。 On the other hand, in hybrid railroad vehicles, buses equipped with secondary batteries, transportation vehicles in factories, etc., secondary batteries mounted on moving bodies (vehicles) for which operation schedules and operation routes are defined, and power peaks. For stationary secondary batteries for shift use and secondary batteries that are being charged quickly, the charge / discharge pattern of the secondary batteries is almost fixed, so special (complex) calculations are performed as in the automobiles described above. Even if it is not, it is possible to accurately predict the heat generation and temperature rise of the secondary battery.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、温度を適切に制御することによって二次電池を安定的に長期利用することを可能とする二次電池の温度制御システム及び温度制御方法を提案しようとするものであり、特に、鉄道車両用等のように、運用パターンが概ね固定されている用途で利用される二次電池システムに対して有効な二次電池の温度制御システム及び温度制御方法を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and is a temperature control system and a temperature control method for a secondary battery that enable stable long-term use of the secondary battery by appropriately controlling the temperature. We are trying to propose a secondary battery temperature control system and temperature control that are effective for secondary battery systems that are used in applications where the operation pattern is generally fixed, such as for railway vehicles. It is an attempt to propose a method.
かかる課題を解決するため本発明においては、所定の温度調整装置の動作を制御することによって車両に搭載された二次電池の温度を基準温度に調整する二次電池の温度制御システムであって、前記温度調整装置の動作を制御する制御部と、前記車両に関する位置情報または時刻情報と、前記二次電池の充放電電流、充放電電力、または発熱量の少なくとも1つとの対応関係を示す第1のデータテーブルと、前記二次電池から除去する熱量を意味する除熱量と前記温度調整装置の出力との対応関係を示す第2のデータテーブルと、を備える温度制御システムが提供される。この温度制御システムでは、前記制御部が、前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として、前記第1のデータテーブルに基づいて所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出し、該算出された発熱量と、前記二次電池の検知温度及び前記基準温度の温度差とに基づいて、前記所定時間内における前記除熱量を算出し、該算出された除熱量を入力として、前記第2のデータテーブルに基づいて前記温度調整装置の出力を算出し、該算出された出力に基づいて前記温度調整装置を動作させることを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention is a temperature control system for a secondary battery that adjusts the temperature of a secondary battery mounted on a vehicle to a reference temperature by controlling the operation of a predetermined temperature control device. A first indicating a correspondence relationship between a control unit that controls the operation of the temperature adjusting device, position information or time information relating to the vehicle, and at least one of charge / discharge current, charge / discharge power, or heat generation amount of the secondary battery. A temperature control system including the above data table and a second data table showing the correspondence between the amount of heat removed, which means the amount of heat removed from the secondary battery, and the output of the temperature adjusting device is provided. In this temperature control system, the control unit calculates the calorific value of the secondary battery within a predetermined time based on the first data table by inputting the position information or the time information obtained for the vehicle. Then, based on the calculated calorific value, the detection temperature of the secondary battery, and the temperature difference between the reference temperature, the heat removal amount within the predetermined time is calculated, and the calculated heat removal amount is used as an input. The output of the temperature adjusting device is calculated based on the second data table, and the temperature adjusting device is operated based on the calculated output.
また、かかる課題を解決するため本発明においては、所定の温度調整装置の動作を制御することによって車両に搭載された二次電池の温度を基準温度に調整する二次電池の温度制御システムによる二次電池の温度制御方法が提供される。この温度制御方法において、前記二次電池の温度制御システムは、前記温度調整装置の動作を制御する制御部と、前記車両に関する位置情報または時刻情報と、前記二次電池の充放電電流、充放電電力、または発熱量の少なくとも1つとの対応関係を示す第1のデータテーブルと、前記二次電池から除去する熱量を意味する除熱量と前記温度調整装置の出力との対応関係を示す第2のデータテーブルと、を有する。そして、この温度制御方法は、前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として、前記第1のデータテーブルに基づいて所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出する第1のステップと、前記第1のステップで算出された発熱量と、前記二次電池の検知温度及び前記基準温度の温度差とに基づいて、前記所定時間内における前記除熱量を算出する第2のステップと、前記第2のステップで算出された除熱量を入力として、前記第2のデータテーブルに基づいて前記温度調整装置の出力を算出する第3のステップと、前記第3のステップで算出された出力に基づいて前記温度調整装置を動作させる第4のステップと、を備えることを特徴とする。 Further, in order to solve such a problem, in the present invention, the temperature control system of the secondary battery for adjusting the temperature of the secondary battery mounted on the vehicle to the reference temperature by controlling the operation of the predetermined temperature adjusting device is used. A method for controlling the temperature of the next battery is provided. In this temperature control method, the temperature control system of the secondary battery includes a control unit that controls the operation of the temperature adjusting device, position information or time information regarding the vehicle, and charge / discharge current and charge / discharge of the secondary battery. A first data table showing a correspondence relationship with at least one of electric power or a calorific value, and a second data table showing a correspondence relationship between a heat removal amount meaning the amount of heat removed from the secondary battery and an output of the temperature adjusting device. It has a data table and. Then, in this temperature control method, the heat generation amount of the secondary battery within a predetermined time is calculated based on the first data table by inputting the position information or the time information obtained for the vehicle. 2. The second heat removal amount within the predetermined time is calculated based on the heat generation amount calculated in the first step, the detection temperature of the secondary battery, and the temperature difference of the reference temperature. Calculated in the third step and the third step of calculating the output of the temperature adjusting device based on the second data table by inputting the step and the heat removal amount calculated in the second step. It is characterized by comprising a fourth step of operating the temperature adjusting device based on the output.
本発明によれば、温度を適切に制御することによって二次電池を安定的に長期利用することを可能とする二次電池の温度制御システム及び温度制御方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a temperature control system and a temperature control method for a secondary battery, which enables stable long-term use of the secondary battery by appropriately controlling the temperature.
以下、図面等を用いて、本発明の実施の形態を詳述する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、以下では、二次電池(蓄電池)を、単に「電池」と略して称することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to drawings and the like. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these explanations. It can be changed and modified. Further, in all the drawings for explaining the present invention, those having the same function may be designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted. Further, in the following, the secondary battery (storage battery) may be simply abbreviated as "battery".
(1)第1の実施の形態
(1−1)構成
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る温度制御システム1の構成例とその制御フローを示すブロック図である。本実施の形態において、温度制御システム1は、一例として、定められた運行が行われる鉄道車両に搭載された電池の温度制御を行うものとして説明する。
(1) Configuration of First Embodiment (1-1) FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the
図1に示すように、第1の実施の形態に係る温度制御システム(Temperature Control System)1は、温度調整装置(Fan)5の運転を制御する機能を有しており、制御部(Controller)11と、基準温度データ(Tref)12と、テーブル(Table_A)13と、テーブル(Table_B)14と、を備えて構成される。温度調整装置5は、鉄道車両に搭載された電池の温度を調整するための装置であって、例えば送風ファンである。
As shown in FIG. 1, the temperature control system (Temperature Control System) 1 according to the first embodiment has a function of controlling the operation of the temperature control device (Fan) 5, and is a control unit (Controller). It is configured to include 11, a reference temperature data (Tref) 12, a table (Table_A) 13, and a table (Table_B) 14. The
制御部11は、例えばCPUや制御回路であって、システム外(温度センサ61や位置センサ62)入力される情報やシステム内に保持された情報(基準温度データ12、テーブル13,14)に基づいて所定の計算を行い、計算結果に基づいて温度調整装置5の運転を制御するための制御処理を行うことによって、電池の温度管理を実現する。制御処理の詳細は、後述する。
The
基準温度データ12は、充放電中の電池に対する温度制御の目標温度である基準温度「Tref」を示すデータであって、第1の実施の形態において、基準温度Trefは予め定められた固定値である。
The
テーブル13は、鉄道車両の位置x及び時間tと、電池における充放電電流(電流I)、充放電電力(電力P)、及び発熱量Qとの対応関係を示すデータテーブルである。なお、後述する車両位置xは、テーブル13における鉄道車両の位置xと同一の意味を有する。また、テーブル13は、車両の位置xまたは時間tの少なくとも1つと、電流I、電力P、または発熱量Qの少なくとも1つとの対応関係が記載されていればよい。 Table 13 is a data table showing the correspondence between the position x and time t of the railroad vehicle, the charge / discharge current (current I), the charge / discharge power (electric power P), and the calorific value Q in the battery. The vehicle position x, which will be described later, has the same meaning as the position x of the railroad vehicle on the table 13. Further, the table 13 may show the correspondence between at least one of the vehicle position x or the time t and at least one of the current I, the electric power P, or the calorific value Q.
テーブル14は、制御部11で計算される除熱量Sと、温度調整装置5の出力(Fan Output)との対応関係を示すデータテーブルである。より詳しくは、テーブル13には、温度調整装置5(送風ファン)の出力と単位時間当たりの電池の除熱量との対応関係が示される。詳細は後述するが、除熱量Sは制御部11によって計算される。また、テーブル14に示される対応関係のうち、除熱量Sは、単位時間当たりの電池の除熱量を示すものとしてもよい。
The table 14 is a data table showing the correspondence relationship between the heat removal amount S calculated by the
また、図1によれば、温度制御システム1の外部には、温度センサ(Sensor_A)61及び位置センサ(Sensor_B)62が設けられている。温度センサ61は、電池セルもしくはモジュールに備えられて電池の温度を検知するセンサであって、検知した電池温度「Tcell」を温度制御システム1に入力する。位置センサ62は、鉄道車両の位置を検知するセンサであって、検知した車両位置(x)を温度制御システム1に入力する。
Further, according to FIG. 1, a temperature sensor (Sensor_A) 61 and a position sensor (Sensor_B) 62 are provided outside the
(1−2)制御処理
以下では、詳細な計算方法の例を挙げながら、温度調整装置5の運転を制御するための制御部11による制御処理について詳しく説明する。
(1-2) Control processing In the following, the control processing by the
まず、制御処理の第1のステップとして、制御部11は、基準温度データ12に示される基準温度Trefと温度センサ61から入力された電池温度Tcellとの差(温度差ΔTcr)を計算する。以下では温度差ΔTcrは、「Tcell−Tref」によって計算されるとして説明する。
First, as the first step of the control process, the
次に、制御処理の第2のステップとして、制御部11は、位置センサ62から入力される車両位置xに基づいてテーブル13を照合することによって、現時刻から所定の時間が経過するまでの期間(所定時間内)における発熱量(後述する、順番kから順番k+mまでに対応する位置または時間における発熱量「Q_km」)を計算する。なお、第1のステップと第2のステップとの実行順序は逆であってもよいし、並行であってもよい。
Next, as a second step of the control process, the
ここで、制御処理の第2のステップについて、詳しく説明する。図2は、テーブル13の一例を示す図である。図2に例示するテーブル13は、項目131〜136によって構成される。
Here, the second step of the control process will be described in detail. FIG. 2 is a diagram showing an example of the table 13. The table 13 illustrated in FIG. 2 is composed of
項目131には、データの並びの順番「k」が記載され(k=0,1,…,n)、それぞれの順番kに対応する形で、項目132〜136が記載されている。具体的には、項目132には車両位置「x(k)」が記載され、項目133には時間「t(k)」が記載され、項目134には電池の電流「I(k)」が記載され、項目135には電池の電力「P(k)」が記載され、項目136には電池の発熱量「Q(k)」が記載されている。
In
車両位置x(k)は、経度・緯度の組み合わせで表してもよいし、鉄道車両のように移動経路が固定されている場合には、基準点(例えば始発駅)からの距離で表してもよい。 The vehicle position x (k) may be expressed by a combination of longitude and latitude, or may be expressed by a distance from a reference point (for example, the starting station) when the movement route is fixed like a railroad vehicle. good.
時間t(k)は、単純に時刻で表してもよいし、始発駅の出発時刻からの経過時間で表してもよい。また、運行ダイヤに乱れがあるときには、遅延時間の情報を用いて、テーブル13の時間t(k)を補正するようにしてもよい。例えば、鉄道車両が、位置x(m)にある駅において通常よりも時間Δtだけ長く停車した場合には、m+1以降の時間t(k)についてΔtを加算することによって、遅延に対応することができる。本説明では、制御部11が、時刻の計時機能を有しているとする。
The time t (k) may be simply expressed as a time, or may be expressed as an elapsed time from the departure time of the first train station. Further, when the operation schedule is disturbed, the time t (k) in the table 13 may be corrected by using the information on the delay time. For example, when a railroad vehicle stops at a station at position x (m) for a time Δt longer than usual, the delay can be dealt with by adding Δt for the time t (k) after m + 1. can. In this description, it is assumed that the
また、図2に例示したようなテーブル13が複数用意されるようにしてもよい。例えば、鉄道車両の場合、各停車駅を起点とするテーブル13を停車駅の数だけ準備し、それぞれのテーブル13において出発駅からの距離を位置情報(車両位置x(k))として表すことができる。このようにする場合、運行ダイヤの乱れに起因する、現時刻とテーブル13における時間情報(時間t(k))とのずれに対して、より柔軟に対応することができる。 Further, a plurality of tables 13 as illustrated in FIG. 2 may be prepared. For example, in the case of a railroad vehicle, tables 13 starting from each stop station can be prepared for the number of stops, and the distance from the departure station can be expressed as position information (vehicle position x (k)) in each table 13. can. In this case, it is possible to more flexibly deal with the deviation between the current time and the time information (time t (k)) in the table 13 due to the disturbance of the operation schedule.
そして、図2に示したように、テーブル13において項目136の発熱量Q(k)が記載される場合には、現時刻に対応する順番kから所定時間に対応する順番k+mまでのそれぞれについて、電池の発熱量Q(k)〜Q(k+m)が記載されることから、制御部11は、これらの総和を求めるという簡易な手法によって、所定時間内における発熱量「Q_km」を計算することができる。
Then, as shown in FIG. 2, when the calorific value Q (k) of the
ただし、本実施の形態では、テーブル13において必ずしも項目136(発熱量Q(k))が記載されていなくてもよく、換言すれば、項目134〜136のうちの少なくとも1項が記載されていればよい。項目136(発熱量Q(k))が記載されていない場合には、以下のような手法によって、制御部11が発熱量Q(k)を求めることができる。
However, in the present embodiment, the item 136 (calorific value Q (k)) does not necessarily have to be described in the table 13, in other words, at least one of the
例えば、テーブル13に発熱量Q(k)が記載されずに電流I(k)(項目134)が記載されている場合には、制御部11は、順番kにおける電池の電流I(k)及び内部抵抗R(k)を用いて以下の〔数1〕を計算することによって、順番kにおける電池の発熱量Q(k)を求めることができる。内部抵抗R(k)は、例えば、予め充放電試験を行なって求めた値を保持しておく。
なお、内部抵抗R(k)は、電池温度「Tcell」と、電池の連続通電時間(連続充電時間または連続放電時間)「tcd」と、電池の充電状態(例えば、電池残量を示す情報)「y」と、によって変化するため、これらの関係を示すデータテーブルや関数(以後、tcdデータテーブルと称する)を制御部11に保持しておくことによって、制御部11が内部抵抗R(k)を毎回計算するようにしてもよい。第1の実施の形態においてtcdデータテーブルは図示しないが、第2の実施の形態で図3に例示するテーブル22は、tcdデータテーブルの一例である。
The internal resistance R (k) includes the battery temperature "Tcell", the continuous energization time (continuous charge time or continuous discharge time) "tkd" of the battery, and the charge state of the battery (for example, information indicating the remaining battery level). Since it changes depending on "y", the
内部抵抗R(k)を毎回計算する場合、制御部11は、順番kでの電池の充電状態y(k)を入手し、さらに、温度センサ61が検知した電池温度Tcellと、テーブル13の順番kより前の電流I(k)の情報から計算できる連続通電時間tcdとを入手する。そして制御部11は、これらの入手情報と上記tcdデータテーブルとに基づいて、順番kにおける電池の内部抵抗R(k)を計算することができる。
When calculating the internal resistance R (k) each time, the
また例えば、テーブル13に発熱量Q(k)が記載されずに電力P(k)(項目135)が記載されている場合には、順番kにおける電池の発熱量Q(k)は、例えば以下の手順によって計算することができる。まず、制御部11は、順番kにおける電池の充電状態y(k)と、充電状態y(k)に対応する電池の開回路電圧「OCV(k)」を入手する。また、制御部11は、充電状態y(k)、電池温度Tcell、及び連続通電時間tcdに基づいて、上記したtcdデータテーブルから内部抵抗R(k)を計算する。そして制御部11は、これらの値を用いて〔数2〕を満たすI(k)を計算し、さらに、計算したI(k)とR(k)とを用いて上記の〔数1〕を計算することによって、順番kにおける電池の発熱量Q(k)を求めることができる。
以上に説明したように、制御部11は、テーブル13に発熱量Q(k)が記載されない場合であっても、上記の何れかの手法によって、入力情報やテーブル13等に基づいて、順番kに対応する電池の発熱量Q(k)を計算することができる。そして、制御部11は、順番kの後の各順番(k+1,k+2,…,k+m)についても同様に発熱量Q(k+1),Q(k+2),…,Q(k+m)を計算することができる。したがって、制御部11は、現時刻に対応する順番kから所定時間に対応する順番k+mまでのそれぞれに対応する発熱量Q(k)〜Q(k+m)を求めてそれらの総和を計算することによって、所定時間内における発熱量Q_kmを求めることができる。
As described above, even if the calorific value Q (k) is not listed in the table 13, the
なお、電池における発熱と温度上昇との間にはタイムラグが存在することから、制御処理の第2のステップにおいて制御部11は、現時刻よりも特定時間後の時刻に対応する順番kを開始点として、順番kから順番k+mまでの発熱量Q_kmを計算するようにしてもよい。
Since there is a time lag between the heat generation in the battery and the temperature rise, in the second step of the control process, the
次に、制御処理の第3のステップとして、制御部11は、第1のステップで計算された基準温度Trefと電池温度Tcellとの温度差ΔTcrと、第2のステップで計算された発熱量Qとに基づいて、電池から除去すべき熱量(除熱量S)を計算する。なお、厳密には、第2のステップでは、順番kから順番k+mまでに対応する位置または時間における発熱量Q_kmが計算されるため、第3のステップでは、同様に、順番kから順番k+mまでに対応する位置または時間における除熱量S_kmが計算される。
Next, as a third step of the control process, the
ここで、制御処理の第3のステップにおける除熱量S_kmの算出方法の一例を示す。まず、制御部11は、電池の熱容量「Ccell」を予め保持しておくとする。このとき、電池の温度をTrefにするために必要な熱量は「ΔTcr×Ccell」であることが知られているため、制御部11は、以下の〔数3〕から除熱量S_kmを計算することができる。
さらに、第3のステップにおいて、制御部11は、上記のように計算した除熱量S_kmを、順番kと順番k+mに対応する時間t_km(〔数4〕参照)で除することにより、単位時間あたりの除熱量s_kmを計算することができる(〔数5〕参照)。
次に、制御処理の第4のステップとして、制御部11は、第3のステップで計算した除熱量S(順番k〜k+mに対応する除熱量S_km、または単位時間当たりの除熱量s_km)に基づいてテーブル14を参照することにより、温度調整装置5(送風ファン)において必要な出力(F:Fan Output)を計算する。
Next, as a fourth step of the control process, the
具体的には例えば、前述したように、温度調整装置5の出力Fと単位時間当たりの電池の除熱量s_kmとの関係がテーブル14に示されている場合には、制御部11は、第3のステップで計算した単位時間当たりの除熱量s_kmに基づいてテーブル14を照合することにより、順番k〜k+mにおける温度調整装置5の出力F_kmを決定することができる。
Specifically, for example, as described above, when the relationship between the output F of the
最後に、制御処理の第5のステップとして、制御部11は、第4のステップで計算した出力F(例えば、F_km)に基づいて、温度調整装置5(送風ファン)の運転を制御する。温度調整装置5の運転を上記出力に制御する具体的な方法は、従来知られた様々な方法を利用することができるため、ここでは詳述しない。
Finally, as a fifth step of the control process, the
なお、以上に説明した、温度調整装置5の運転を制御するための制御部11による制御処理は、除熱量S_km(あるいはs_km)が0よりも大きい場合の動作である。仮に、除熱量S_kmが0よりも小さい場合には、制御部11は、温度調整装置5(送風ファン)の運転を停止する等、温度調整装置5の動作を抑制する制御を行うことが好ましい。
The control process by the
(1−3)まとめ
以上に説明したように、本実施の形態に係る温度制御システム1は、上述したように制御部11による制御処理が行われることによって、温度センサ61から得られる電池温度や位置センサ62から得られる車両位置といった基本的な情報を入力としながらも、比較的少ない計算量によって、二次電池において予測される温度上昇(発熱量)と、その温度上昇を抑制するために必要な除熱量とを精度よく算出することができ、算出した除熱量に基づいて温度調整装置5の動作を適切に制御することができる。
(1-3) Summary As described above, in the
その結果、例えば連続通電等によって二次電池が高温になると予測される状況では(具体的には、除熱量S_kmが0よりも大きくなる場合)、温度調整装置5(例えば冷却ファン)を動作させることによって、二次電池の温度を基準温度付近に維持することができる。 As a result, for example, in a situation where the secondary battery is expected to become hot due to continuous energization or the like (specifically, when the heat removal amount S_km becomes larger than 0), the temperature adjusting device 5 (for example, a cooling fan) is operated. As a result, the temperature of the secondary battery can be maintained near the reference temperature.
また、例えば、二次電池が低温で充放電しているときは、電池温度Tcellが基準温度Trefよりも低くなり(Tcell<Tref)、除熱量S_kmは0よりも小さくなると考えられるが、このような場合には制御部11が温度調整装置5の動作を抑制する制御を行うことにより、二次電池の低温状態が続くことを抑制することができる。かくして、本実施の形態に係る温度制御システム1によれば、二次電池が低温で充放電することによる劣化についても抑制することができる。
Further, for example, when the secondary battery is charged and discharged at a low temperature, the battery temperature Tcell becomes lower than the reference temperature Tref (Tcell <Tref), and the heat removal amount S_km is considered to be smaller than 0. In such a case, the
そして、このような本実施の形態に係る温度制御システム1は、特に、鉄道車両用の二次電池のように、充放電パターンがほぼ定まる二次電池の温度を制御するために適用して好適なものである。
The
以上のことから、本実施の形態に係る温度制御システム1は、複雑な計算による計算負荷を抑制しながらも、高精度な二次電池の発熱予測に基づいて二次電池の温度管理を実現することができ、二次電池の温度を適切に制御することによって、二次電池を安定的に長期利用することを可能とするものである。
From the above, the
(2)第2の実施の形態
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る温度制御システム2の構成例とその制御フローを示すブロック図である。図3に示すように、第2の実施の形態に係る温度制御システム2は、制御部(Controller)21と、基準温度データ(Tref)12と、テーブル(Table_A)13と、テーブル(Table_B)14と、テーブル(Table_C)22と、抵抗判定部(Resistance Analyzer)23と、を備えて構成される。このうち、基準温度データ12、テーブル13、及びテーブル14は、第1の実施の形態で説明した構成と同様であり、説明を省略する。
(2) Second Embodiment FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the
第1の実施の形態に係る温度制御システム1(図1)と比較すると、第2の実施の形態に係る温度制御システム2は、テーブル22及び抵抗判定部23をさらに備える点で異なっている。
Compared with the temperature control system 1 (FIG. 1) according to the first embodiment, the
テーブル22は、第1の実施の形態で説明したtcdデータテーブルと同様に、電池温度Tcell、電池の連続通電時間(連続充電時間または連続放電時間)tcd、及び電池の充電状態yと、電池の内部抵抗R(電池の初期状態における内部抵抗Rini)との関係を示すデータテーブルである。したがって、電池温度Tcell、連続通電時間tcd、及び充電状態yを入力としてテーブル22を照合することによって、制御部21は、電池の初期状態における内部抵抗Riniを得ることができる。なお、第2の実施の形態では、テーブル22を用いて算出するのではなく、制御部21が予め、電池の初期状態における内部抵抗Riniを基準値として保持するようにしてもよい。
Similar to the tcd data table described in the first embodiment, the table 22 shows the battery temperature Tcell, the continuous energization time (continuous charging time or continuous discharging time) tcd of the battery, the charging state y of the battery, and the battery. It is a data table which shows the relationship with the internal resistance R (internal resistance Rini in the initial state of a battery). Therefore, by collating the table 22 with the battery temperature Tcell, the continuous energization time tcd, and the charging state y as inputs, the
抵抗判定部23は、電池の電流I及び電圧Vに基づいて電池の実際の内部抵抗Rnowを判定する機能を有する。後述するように、電池の電流I及び電圧Vは電流センサ63及び電圧センサ64から入力される、実際に検知された値であるので、抵抗判定部23はこの入力値に基づいて電池の実際の内部抵抗Rnowを判定し、その判定結果を制御部21に出力する。
The
また、温度制御システム2の外部には、温度センサ(Sensor_A)61及び位置センサ(Sensor_B)62の他に、電流センサ(Sensor_C)63、電圧センサ(Sensor_D)64、及び充電状態判定部(SOC Analyzer)65が設けられている。 In addition to the temperature sensor (Sensor_A) 61 and the position sensor (Sensor_B) 62, the current sensor (Sensor_C) 63, the voltage sensor (Sensor_D) 64, and the charging state determination unit (SOC Analyzer) are outside the temperature control system 2. ) 65 is provided.
電流センサ63は、電池の電流Iを検知するセンサであり、検知した電流Iは抵抗判定部23に入力される。電圧センサ64は、電池の電圧Vを検知するセンサであり、検知した電圧Vは抵抗判定部23に入力される。充電状態判定部65は、電池の充電状態yを判定する機能を有し、判定した充電状態yは制御部21に入力される。
The
以上のように構成される温度制御システム2において、制御部21は、第1の実施の形態で説明したのと同様に、温度調整装置5の運転を制御するための制御処理(第1〜第5のステップ)を行うことによって、電池の温度管理を実現する。但し、第2の実施の形態では、このような制御処理のうち、第2のステップで計算される発熱量Q(詳細には、順番k〜k+mに対応する位置または時間における発熱量Q_km)について、制御部21が、電池の実際の内部抵抗Rnowと、電池の初期状態における内部抵抗Riniとを比較して、電池の発熱量Qを補正することを特徴とする。前述したように、電池の初期状態における内部抵抗Riniは、所定の充電状態、電池温度、連続通電時間における基準値として制御部21に予め保持される内部抵抗値であってもよいし、テーブル22を用いて求められる内部抵抗値であってもよい。
In the
具体的には、制御部21は、内部抵抗Rnowと内部抵抗Riniに基づいて、電池の発熱量Qに対する補正係数rを決定する。補正係数rは、例えば「Rnow/Rini」の比から算出することができる。そして、制御部21は、テーブル13を用いて得られる発熱量Q(あるいは、第1の実施の形態で説明したように、電流Iや電力Pに基づいて計算される発熱量Qでもよい)に対して補正係数rを乗じ、補正後の「r×Q」を発熱量とする。そして、以後は、第1の実施の形態と同様に、制御処理の第3のステップ〜第5のステップを実行して温度調整装置5の動作を制御することにより、電池温度を適切に管理することができる。
Specifically, the
このような第2の実施の形態に係る温度制御システム2によれば、第1の実施の形態に係る温度制御システム1と同様の効果を奏することができる。さらに、制御処理のための計算途中で用いる発熱量について、実際の内部抵抗Rnowを考慮した補正を行うことで、より正しい内部抵抗に基づく発熱量を計算することができるため、第1の実施の形態よりもさらに高精度で二次電池の温度管理を行うことを可能としている。
According to the
(3)第3の実施の形態
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る温度制御システム3の構成例とその制御フローを示すブロック図である。図4に示すように、第3の実施の形態に係る温度制御システム3は、制御部(Controller)31と、基準温度データ(Tref)12と、テーブル(Table_A)13と、テーブル(Table_B)14と、テーブル(Table_D)32と、を備えて構成される。このうち、基準温度データ12、テーブル13、及びテーブル14は、第1の実施の形態で説明した構成と同様であり、説明を省略する。テーブル32の詳細は後述する。
(3) Third Embodiment FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the
また、温度制御システム3は、第2の実施の形態に係る温度制御システム2(図3)と同様に、温度センサ61、位置センサ62、電流センサ63、電圧センサ64、及び充電状態判定部65が外部に設けられており、これらの各構成から、電池温度Tcell、車両位置x、電流I、電圧V、及び充電状態yが制御部31に入力される(第3の実施の形態では、温度制御システム2における抵抗判定部23に相当する構成は備えていないため、電流I及び電圧Vも制御部31に直接入力される)。
Further, the
このように構成された温度制御システム3において、制御部31は、第1または第2の実施の形態で説明したのと同様に、温度調整装置5の運転を制御するための制御処理(第1〜第5のステップ)を行うことによって、電池の温度管理を実現する。但し、第3の実施の形態に係る温度制御システム3は、第2のステップにおいて照合されるテーブル13について、実際の車両走行時の状況に基づいて適宜補正を行うようにする点で、他の実施の形態とは異なる特徴を有している。以下に、この特徴について詳しく説明する。
In the
まず、温度制御システム3において、テーブル13は、車両走行の標準的な状況における情報が記載されたデータテーブルであって、具体的な記載内容は図2に例示した通り、鉄道車両の位置x及び時間tと、電池における電流I、電力P、及び発熱量Qとの対応関係が示されている。
First, in the
しかし現実には、電池の特性劣化や気温の変化等が存在することから、実際の車両走行時における電流「I’」、電力「P’」、及び発熱量「Q’」は、テーブル13に記載された「標準的な状況」における電流I、電力P、発熱量Qとは異なってくる場合がある。 However, in reality, since there are deterioration of battery characteristics, changes in temperature, etc., the current "I'", the electric power "P'", and the calorific value "Q'" at the time of actual vehicle running are shown in Table 13. It may be different from the current I, the power P, and the calorific value Q in the described “standard situation”.
すなわち、上記の場合に、第1の実施の形態のように、テーブル13に基づいて発熱量Qを計算し、その発熱量Qに基づいて除熱量Sを計算して温度調整装置5の動作を制御したとしても、動作制御後の電池温度は、目標とする基準温度Trefから大きく乖離してしまう可能性がある。
That is, in the above case, as in the first embodiment, the calorific value Q is calculated based on the table 13, the calorific value S is calculated based on the calorific value Q, and the operation of the
そこで、本実施の形態では、実際の車両走行時における電流I’、電力P’、または発熱量Q’や電池温度Tcellを用いてテーブル13を補正し、より温度調整の精度を高めようとするものである。本実施の形態では、このような補正を実現するために、テーブル32が用意されている。 Therefore, in the present embodiment, the table 13 is corrected by using the current I', the electric power P', the calorific value Q', and the battery temperature Tcell when the vehicle is actually running, in order to further improve the accuracy of the temperature adjustment. It is a thing. In the present embodiment, a table 32 is prepared in order to realize such a correction.
テーブル32は、電池の充放電が行われた実際の車両走行時における電流I’や電力P’や電池温度Tcellに関する履歴を集めて記録したデータテーブルである。制御部31は、テーブル13に記載された車両位置x(k)及び時間t(k)において、車両走行中に電池に実際に流れた電流I’、電池への要求電力P’、及び電池温度Tcell(k)をテーブル32に記録する。
The table 32 is a data table that collects and records the history of the current I', the electric power P', and the battery temperature Tcell during the actual running of the vehicle in which the battery is charged and discharged. At the vehicle position x (k) and time t (k) shown in the table 13, the
図5は、テーブル32の一例を示す図である。図5に例示するテーブル32は、項目321〜326によって構成される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the table 32. The table 32 illustrated in FIG. 5 is composed of
項目321には、データの並びの順番「k」が記載され(k=0,1,…,n)、それぞれの順番kに対応する形で、項目322〜327が記載されている。具体的には、項目322には車両位置「x(k)」が記載され、項目323には時間「t(k)」が記載される。これら項目321〜323は、図2に例示したテーブル13における項目131〜133と対応している。また、項目324〜327には、車両走行中に電池に実際に流れた電流I’(k)(項目324)、電池への要求電力P’(k)(項目325)、電池において推定される実際の発熱量Q’(k)(項目326)、及び電池温度Tcell(k)(項目327)が記載される。
In
図5に示したような形式でデータが記録されることにより、テーブル32は、電池の充放電が行われた実際の車両走行時における履歴を、車両走行の回ごとに(走行開始から走行終了までを1回の車両走行とする等して)、各順番kに対応する形で保持することができる。 By recording the data in the format shown in FIG. 5, the table 32 records the history of the actual vehicle running when the battery is charged and discharged for each time of the vehicle running (from the start of running to the end of running). It can be held in a form corresponding to each order k (for example, by making the vehicle run once).
次に、制御部31が、テーブル32を用いてテーブル13を補正する方法の一例を説明する。
Next, an example of a method in which the
まず制御部31は、テーブル13の順番kにおける車両位置x(k)または時間t(k)に対応するデータをテーブル32で探索する。ここで該当するデータがテーブル32の順番k’において見つかったとする。
First, the
次に制御部31は、テーブル13の順番kにおける電流I(k)とテーブル32の順番k’における電流I’(k’)とに基づいて、テーブル13の順番kにおける電流I(k)を「I’’(k)」に補正する。補正式の具体例は以下の〔数6〕に示される。
なお、〔数6〕において定数Cは任意に選択可能であるが、電流I’(k’)による補正への影響が過剰にならないようにするために、1以下とすることが好ましい。 Although the constant C can be arbitrarily selected in [Equation 6], it is preferably 1 or less in order to prevent the influence of the current I'(k') on the correction from becoming excessive.
また、制御部31は、電力P(k)についても電流I(k)と同様に、テーブル32を用いてテーブル13を補正することができる。すなわち、テーブル13の順番kにおける電力P(k)とテーブル32の順番k’における電力P’(k’)とに基づいて、テーブル13の順番kにおける電力P(k)を「P’’(k)」に補正する。補正式の具体例は以下の〔数7〕に示される。
また、制御部31は、電池温度Tcellに基づいて発熱量Qを補正することができる。例えば、テーブル13に基づく温度制御が行われたときに、順番k+mの電池温度が基準温度Trefになると予測されたにも拘わらず、実際の電池温度TcellがTrefとは異なる温度になっていた場合、その温度差ΔTcr(Tcell>Trefの場合、ΔTcr=Tcell−Tref)は、発熱量Qの差に基づくものであると考えられる。
Further, the
このとき、電池の熱容量を「Ccell」とすると、「ΔTcr×Ccell」で示される発熱量が、予測の発熱量Qよりも大きかったといえる。そこで制御部31は、テーブル13に基づいて計算された順番k〜k+mにおける発熱量Q_kmを、温度差ΔTcr及び電池の熱容量「Ccell」に基づいて、「Q’_km」に補正する。補正式の具体例は以下の〔数8〕に示される。
なお、順番k〜k+mまでの各順番における補正後の発熱量Q’’(k)は、例えば以下の〔数9〕によって計算することができる。
以上に説明したように、第3の実施の形態において、温度制御システム3の制御部31は、実際の車両走行時の履歴情報に基づいてテーブル13に記載された情報(電流I(k)、電力P(k)、発熱量Q(k))を補正することができる。そして、制御部31が、補正後の当該情報(電流I’’(k)、電力P’’(k)、発熱量Q’’(k))に基づいて、第3のステップ以降の制御処理を実行することにより、実際の車両走行時の電池温度を考慮した、高精度な温度調整を実現することができる。
As described above, in the third embodiment, the
なお、第3の実施の形態では、テーブル13の補正において、実測データの履歴であるテーブル32をそのまま代用しないようにしている。これは、テーブル32は基本的に過去のデータであり、過去の毎回の走行条件は、気温や速度等によるばらつきがあるため、このようなテーブル32をそのまま今回の温度制御に利用すると、却って走行の制御が正しく行われないことが懸念されるためである。そこで、テーブル13の値を基本としつつ、実際の結果であるテーブル32の値に適切な重みをかけて補正を行うことによって、補正後の値を、徐々に実態に合わせていくようにしている。 In the third embodiment, in the correction of the table 13, the table 32, which is the history of the measured data, is not used as it is. This is because the table 32 is basically past data, and the running conditions in the past each time vary depending on the temperature, speed, etc. Therefore, if such a table 32 is used as it is for the temperature control this time, it will run instead. This is because there is a concern that the control of the above will not be performed correctly. Therefore, based on the values in Table 13, the values in Table 32, which are the actual results, are corrected by applying appropriate weights so that the corrected values are gradually adjusted to the actual conditions. ..
第3の実施の形態では、上記のようにテーブル13の補正を慎重に繰り返すことにより、補正後のテーブル13の値が、実際の値(またはその平均値)に近づくことに期待できる。そのため、制御部31による電池の温度制御の精度が向上し、電池の劣化を防止する(長寿命化する)効果に期待できる。
In the third embodiment, by carefully repeating the correction of the table 13 as described above, it can be expected that the value of the corrected table 13 approaches the actual value (or its average value). Therefore, the accuracy of battery temperature control by the
(4)第4の実施の形態
図6は、本発明の第4の実施の形態に係る温度制御システム4の構成例とその制御フローを示すブロック図である。
(4) Fourth Embodiment FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the
図6に示すように、第4の実施の形態に係る温度制御システム4の構成は、図1に例示した第1の実施の形態に係る温度制御システム1の構成と共通する点が多い。一方で、第1の実施の形態では、充放電中の電池に対する温度制御の目標温度である基準温度Trefが、予め定められた固定値として基準温度データ12によって保持されていたのに対して、第4の実施の形態では、基準温度Trefを固定値とせず、基準温度データ12の代わりに設けられた基準温度計算部(Calculator)42が基準温度Trefを計算して設定可能とする点で異なっている。
As shown in FIG. 6, the configuration of the
ここで、二次電池の劣化には、充放電しなくても保存しているだけで進行する「放置劣化」と、充放電によって進行する「充放電劣化」とがあると言われている。このうち「放置劣化」は高温であるほど速く進行するのに対し、「充放電劣化」は低温で速く進行する場合があることが知られている。そして、実際の電池劣化は、放置劣化と充放電劣化との足し合わせとなることから、電池劣化を最小化する最適温度が存在する。 Here, it is said that the deterioration of the secondary battery includes "leaving deterioration" that progresses only by storing the battery without charging and discharging, and "charging and discharging deterioration" that progresses by charging and discharging. Of these, it is known that "leaving deterioration" progresses faster at higher temperatures, whereas "charge / discharge deterioration" may progress faster at lower temperatures. Since the actual battery deterioration is the sum of the neglected deterioration and the charge / discharge deterioration, there is an optimum temperature for minimizing the battery deterioration.
電池劣化を最小化する最適温度についてより詳しく説明すると、電池への充放電負荷がない、もしくは非常に小さい場合には、「放置劣化」が電池劣化の主要因となるため、低温になるほど電池劣化は小さくなる(電池劣化を最小とする最適温度は低くなる)。一方、電池への充放電負荷が大きい場合には、電池劣化の要因における「充放電劣化」の寄与率が大きくなるため、電池劣化を最小とする最適温度は高くなる。 To explain in more detail the optimum temperature that minimizes battery deterioration, when there is no charge / discharge load on the battery or it is very small, "leaving deterioration" is the main cause of battery deterioration, so the lower the temperature, the more the battery deteriorates. Is smaller (the optimum temperature that minimizes battery deterioration is lower). On the other hand, when the charge / discharge load on the battery is large, the contribution rate of "charge / discharge deterioration" as a factor of battery deterioration becomes large, so that the optimum temperature for minimizing the battery deterioration becomes high.
したがって、電池への充放電負荷が変化する場合に、電池劣化を抑制するために設定すべき最適温度(基準温度Tref)は、固定値ではないことが想定され、このような背景を鑑みて、本実施の形態では、基準温度計算部42(または制御部41)が、電池への充放電負荷を計算し、充放電負荷に基づいて動的に基準温度Trefを計算する。 Therefore, when the charge / discharge load on the battery changes, it is assumed that the optimum temperature (reference temperature Tref) that should be set to suppress battery deterioration is not a fixed value, and in view of this background, In the present embodiment, the reference temperature calculation unit 42 (or control unit 41) calculates the charge / discharge load on the battery, and dynamically calculates the reference temperature Tref based on the charge / discharge load.
基準温度計算部42(または制御部41)による基準温度Trefの計算について詳しく説明する。まず、基準温度計算部42は、例えば温度制御システム4の内部に設けられた計算機である。なお、基準温度計算部42は、制御部41によって制御される、あるいは制御部41によって代行されるものであってもよい。
The calculation of the reference temperature Tref by the reference temperature calculation unit 42 (or the control unit 41) will be described in detail. First, the reference
基準温度計算部42(または制御部41)は、温度センサ61から入力される電池温度Tcell及び位置センサ62から入力される車両位置xと、テーブル13に記載されたデータ(図2参照)とに基づいて、ある順番kから順番k+mまでの充放電負荷を計算する。ここで、充放電負荷の計算基準(判定基準)は任意に定めてよいが、例えば、充放電電流の絶対値の平均を用いる方法や、充放電電流の実効電流を用いる方法等が知られている。
The reference temperature calculation unit 42 (or control unit 41) uses the battery temperature Tcell input from the
また、基準温度計算部42(または制御部41)は、充放電負荷と基準温度との関係性を示すデータテーブルや関数(不図示)を保持しているとし、このデータテーブル等に基づいて、計算した充放電負荷から基準温度Trefを算出・設定する。充放電負荷と基準温度との関係性は、電池の仕様や特性等によって異なるが、全体の傾向として、充放電負荷が高いほど基準温度が高くなるような関係性を持たせることが好ましい。その理由は、前述したように、「充放電劣化」は低温であるほど早く進行するからである。 Further, it is assumed that the reference temperature calculation unit 42 (or control unit 41) holds a data table or a function (not shown) showing the relationship between the charge / discharge load and the reference temperature, and based on this data table or the like, The reference temperature Tref is calculated and set from the calculated charge / discharge load. The relationship between the charge / discharge load and the reference temperature differs depending on the specifications and characteristics of the battery, but as an overall tendency, it is preferable to have a relationship in which the higher the charge / discharge load, the higher the reference temperature. The reason is that, as described above, "charge / discharge deterioration" progresses faster at lower temperatures.
但し、基準温度計算部42(または制御部41)によって充放電負荷から算出される基準温度Trefの値域には、所定の上限を設けることが好ましい。その理由は、電池温度を高くすると、電池の内部抵抗Rが低下するために充放電劣化が抑制される効果に期待できるものの、電池温度を過剰に高温にすると、「放置劣化」の進行が速まるため、全体として(複合的な)電池劣化が進むおそれがあるからである。さらに、電池温度を過剰に高温にすると、電池材料の変性も懸念される。 However, it is preferable to set a predetermined upper limit in the range of the reference temperature Tref calculated from the charge / discharge load by the reference temperature calculation unit 42 (or the control unit 41). The reason is that when the battery temperature is raised, the internal resistance R of the battery is lowered, so that the effect of suppressing charge / discharge deterioration can be expected. However, when the battery temperature is excessively high, the progress of "leaving deterioration" is accelerated. Therefore, there is a risk that the (composite) battery deterioration will progress as a whole. Further, if the battery temperature is excessively high, there is a concern about denaturation of the battery material.
以上のようにして、基準温度計算部42(または制御部41)は、電池劣化を最小に抑制する基準温度Trefを、電池への充放電負荷に基づいて動的に計算することができる。そして、このように計算された基準温度Trefを用いて、制御部41が、第1の実施の形態と同様に、温度調整装置5の運転を制御するための制御処理(第1〜第5のステップ)を実行することによって、実際の状況に即して、電池劣化を最小に抑制するような電池の温度管理を高精度に実現することができる。
As described above, the reference temperature calculation unit 42 (or the control unit 41) can dynamically calculate the reference temperature Tref that minimizes the deterioration of the battery based on the charge / discharge load on the battery. Then, using the reference temperature Tref calculated in this way, the
(5)第5の実施の形態
第5の実施の形態では、温度調整装置5が、電池温度の冷却機能(例えば送風ファン)及び加熱機能(例えばヒーター)の両方を備えるとし、温度制御システムの構成は、第1〜第4の実施の形態の何れであってもよい。
(5) Fifth Embodiment In the fifth embodiment, it is assumed that the
冬季や寒冷地における車両運行では、特に車両の始動時において、電池温度が低温になることがある。そのような場合には、電池の内部抵抗Rが大きくなり、劣化の進行が速くなる(第4の実施の形態で説明した「充放電劣化」の特徴も参照)。したがって、電池の劣化を抑制して安定的に長期利用するためには、電池温度を高めるように制御することが効果的となる。 When operating a vehicle in winter or in cold regions, the battery temperature may become low, especially when the vehicle is started. In such a case, the internal resistance R of the battery becomes large and the progress of deterioration becomes fast (see also the feature of "charge / discharge deterioration" described in the fourth embodiment). Therefore, in order to suppress the deterioration of the battery and to use it stably for a long period of time, it is effective to control the battery temperature so as to raise it.
また、複数の電池セルを接続して使用する場合には、セル間の温度や電圧が不均一になりやすい。このような場合には、電池を冷却するように温度調整装置5の動作を制御するよりも、むしろ、加熱によって電池の内部抵抗Rを低下させて運用することが好ましいと知られている。
Further, when a plurality of battery cells are connected and used, the temperature and voltage between the cells tend to be non-uniform. In such a case, it is known that it is preferable to reduce the internal resistance R of the battery by heating rather than controlling the operation of the
そこで、第5の実施の形態に係る温度制御システムでは、電池温度を下げるべき状況においては、第1〜第4の実施の形態と同様の制御処理によって温度調整装置5による電池の冷却動作(例えば送風ファンの作動)を制御する一方で、上述したような、電池を安定的に長期利用するために電池温度を高くするべき状況においては、温度調整装置5による電池の加熱動作(例えばヒーターの作動)を制御可能にすることを特徴とする。
Therefore, in the temperature control system according to the fifth embodiment, in a situation where the battery temperature should be lowered, the
なお、第5の実施の形態において電池の加熱動作の制御を行う場合の制御部の具体的な処理については、例えば第1の実施の形態で説明した制御処理(第1〜第5のステップ)を利用することができる。 Regarding the specific processing of the control unit when controlling the heating operation of the battery in the fifth embodiment, for example, the control processing described in the first embodiment (first to fifth steps). Can be used.
概要を簡単に説明すると、まず、制御部は、第1〜第3のステップを実行して、基準温度Trefと電池温度Tcellとの温度差ΔTcrと、計算された発熱量Q_kmとに基づいて、電池から除去すべき除熱量S_km(あるいは、単位時間あたりの除熱量s_km)を計算する。 To briefly explain the outline, first, the control unit executes the first to third steps, and is based on the temperature difference ΔTcr between the reference temperature Tref and the battery temperature Tcell and the calculated calorific value Q_km. The amount of heat removed from the battery S_km (or the amount of heat removed per unit time s_km) is calculated.
そして第3のステップの結果、除熱量S_km(またはs_km)が0よりも小さくなった場合には、第4のステップにおいて、マイナスとなった除熱量S_km(またはs_km)の絶対値に相当する熱量を電池に伝えるために必要な温度調整装置5(ヒーター)の出力を計算する。第4のステップでヒーターの出力を計算するために、例えばテーブル14には、ヒーター作動時の温度調整装置5の出力と単位時間当たりの電池の除熱量s_kmとの対応関係が示されているとする。
When the heat removal amount S_km (or s_km) becomes smaller than 0 as a result of the third step, the heat amount corresponding to the absolute value of the negative heat removal amount S_km (or s_km) in the fourth step. The output of the temperature control device 5 (heater) required to transmit the heat to the battery is calculated. In order to calculate the output of the heater in the fourth step, for example, the table 14 shows the correspondence between the output of the
そして、第5のステップにおいて、制御部が、第4のステップで計算した出力に基づいて温度調整装置5(ヒーター)の運転を制御することにより、低温の電池温度Tcellが基準温度Trefに到達するように電池の温度調整を実現することができる。 Then, in the fifth step, the control unit controls the operation of the temperature adjusting device 5 (heater) based on the output calculated in the fourth step, so that the low temperature battery temperature Tcell reaches the reference temperature Tref. The temperature of the battery can be adjusted as described above.
以上のように、第5の実施の形態に係る温度制御システムによれば、電池温度Tcellを高めることが好ましい状況において、温度調整装置5(例えば送風ファン)による冷却動作を抑制して自然に電池温度Tcellが上昇するのを待つのではなく、ヒーター等による積極的な加熱動作を制御することによって、より早期に電池温度Tcellを基準温度Trefに近付けることができるため、複雑な計算による計算負荷を抑制しながらも、高精度な二次電池の発熱予測に基づいて二次電池の温度管理を実現することができる。特に、二次電池が低温で充放電することによる劣化(低温での充放電劣化)に対して有効である。 As described above, according to the temperature control system according to the fifth embodiment, in a situation where it is preferable to raise the battery temperature Tcell, the cooling operation by the temperature adjusting device 5 (for example, a blower fan) is suppressed and the battery is naturally generated. By controlling the active heating operation by a heater or the like instead of waiting for the temperature Tcell to rise, the battery temperature Tcell can be brought closer to the reference temperature Tref earlier, so that the calculation load due to complicated calculation can be increased. While suppressing it, it is possible to realize temperature control of the secondary battery based on highly accurate prediction of heat generation of the secondary battery. In particular, it is effective against deterioration caused by charging / discharging the secondary battery at a low temperature (charging / discharging deterioration at a low temperature).
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態における構成に他の実施の形態における構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration in one embodiment with the configuration in another embodiment, and it is also possible to add the configuration in another embodiment to the configuration in one embodiment. .. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration in each embodiment with another configuration.
また、各実施の形態において示した構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Further, the configurations, functions, processing units, processing means and the like shown in each embodiment may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be placed in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを図示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実施には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines are shown as necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown in the product. In practice, almost all configurations may be considered interconnected.
1〜4 温度制御システム(Temperature Control System)
5 温度調整装置(Fan)
11,21,31,41 制御部(Controller)
12 基準温度データ(Tref)
13 テーブル(Table_A)
14 テーブル(Table_B)
22 テーブル(Table_C)
23 抵抗判定部(Resistance Analyzer)
32 テーブル(Table_D)
42 基準温度計算部(Calculator)
61 温度センサ(Sensor_A)
62 位置センサ(Sensor_B)
63 電流センサ(Sensor_C)
64 電圧センサ(Sensor_D)
65 充電状態判定部(SOC Analyzer)
1-4 Temperature Control System
5 Temperature controller (Fan)
11,21,31,41 Controller
12 Reference temperature data (Tref)
13 Table (Table_A)
14 Table (Table_B)
22 Table (Table_C)
23 Resistance Analyzer
32 table (Table_D)
42 Reference temperature calculator (Calculator)
61 Temperature sensor (Sensor_A)
62 Position sensor (Sensor_B)
63 Current sensor (Sensor_C)
64 Voltage sensor (Sensor_D)
65 Charge status determination unit (SOC Analyzer)
Claims (15)
前記温度調整装置の動作を制御する制御部と、
前記車両に関する位置情報または時刻情報と、前記二次電池の充放電電流、充放電電力、または発熱量の少なくとも1つとの対応関係を示す第1のデータテーブルと、
前記二次電池から除去する熱量を意味する除熱量と前記温度調整装置の出力との対応関係を示す第2のデータテーブルと、
を備え、
前記制御部は、
前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として、前記第1のデータテーブルに基づいて所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出し、
該算出された発熱量と、前記二次電池の検知温度及び前記基準温度の温度差とに基づいて、前記所定時間内における前記除熱量を算出し、
該算出された除熱量を入力として、前記第2のデータテーブルに基づいて前記温度調整装置の出力を算出し、
該算出された出力に基づいて前記温度調整装置を動作させる
ことを特徴とする二次電池の温度制御システム。 A secondary battery temperature control system that adjusts the temperature of a secondary battery mounted on a vehicle to a reference temperature by controlling the operation of a predetermined temperature control device.
A control unit that controls the operation of the temperature regulator and
A first data table showing a correspondence relationship between the position information or time information regarding the vehicle and at least one of the charge / discharge current, charge / discharge power, or heat generation amount of the secondary battery.
A second data table showing the correspondence between the amount of heat removed, which means the amount of heat removed from the secondary battery, and the output of the temperature regulator, and
With
The control unit
Using the position information or the time information obtained for the vehicle as an input, the calorific value of the secondary battery within a predetermined time is calculated based on the first data table.
Based on the calculated calorific value, the detection temperature of the secondary battery, and the temperature difference of the reference temperature, the heat removal amount within the predetermined time is calculated.
Using the calculated heat removal amount as an input, the output of the temperature adjusting device is calculated based on the second data table.
A temperature control system for a secondary battery, characterized in that the temperature adjusting device is operated based on the calculated output.
前記二次電池の内部抵抗と、前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として前記第1のデータテーブルに基づいて算出される前記二次電池の充放電電流と、を用いて、前記所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の温度制御システム。 The control unit
Using the internal resistance of the secondary battery and the charge / discharge current of the secondary battery calculated based on the first data table by inputting the position information or the time information obtained for the vehicle. The temperature control system for a secondary battery according to claim 1, wherein the calorific value of the secondary battery is calculated within the predetermined time.
前記二次電池の充電状態、開回路電圧、検知温度、及び連続通電時間と、前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として前記第1のデータテーブルに基づいて算出される前記二次電池の充放電電力と、を用いて、前記所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の温度制御システム。 The control unit
The calculation is performed based on the first data table by inputting the charge state, open circuit voltage, detection temperature, continuous energization time of the secondary battery, and the position information or the time information obtained for the vehicle. The temperature control system for a secondary battery according to claim 1, wherein the charge / discharge power of the secondary battery is used to calculate the calorific value of the secondary battery within the predetermined time.
前記二次電池の検知電流及び検知電圧に基づいて前記二次電池の実際の内部抵抗を判定する抵抗判定部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記二次電池の充電状態、連続通電時間、及び検知温度を入力として、前記第3のデータテーブルに基づいて前記二次電池の初期状態における内部抵抗を算出し、
該算出された内部抵抗と、前記抵抗判定部によって判定された前記二次電池の実際の内部抵抗と、に基づいて、前記二次電池の発熱量に対する補正係数を決定し、
該決定された補正係数を用いて、前記第1のデータテーブルに基づいて算出した前記所定時間内における前記二次電池の発熱量を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の温度制御システム。 A third data table showing the correspondence between the charge state, continuous energization time, and detection temperature of the secondary battery and the internal resistance in the initial state of the secondary battery.
A resistance determination unit that determines the actual internal resistance of the secondary battery based on the detection current and detection voltage of the secondary battery.
With more
The control unit
Using the charging state, continuous energization time, and detection temperature of the secondary battery as inputs, the internal resistance of the secondary battery in the initial state is calculated based on the third data table.
Based on the calculated internal resistance and the actual internal resistance of the secondary battery determined by the resistance determination unit, a correction coefficient for the calorific value of the secondary battery is determined.
The secondary battery according to claim 1, wherein the determined correction coefficient is used to correct the calorific value of the secondary battery within the predetermined time calculated based on the first data table. Temperature control system.
前記制御部は、前記第4のデータテーブルに記載された履歴情報に基づいて、前記第1のデータテーブルを補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の温度制御システム。 As the history information associated with the actual running of the vehicle, the correspondence relationship between the position information or time information related to the vehicle and the actual charge / discharge current, charge / discharge power, or heat generation amount of the secondary battery is described. With more data tables
The temperature control system for a secondary battery according to claim 1, wherein the control unit corrects the first data table based on the history information described in the fourth data table.
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の温度制御システム。 The temperature control system for a secondary battery according to claim 1, further comprising a reference temperature calculation unit for calculating the reference temperature based on the detection temperature of the secondary battery and the position information of the vehicle.
前記二次電池の検知温度及び前記車両の位置情報、並びに、前記第1のデータテーブルに示された情報に基づいて、前記二次電池への充放電負荷を算出し、
該算出された充放電負荷に基づいて、当該二次電池の電池劣化を抑制するように前記基準温度を算出する
ことを特徴とする請求項6に記載の二次電池の温度制御システム。 The reference temperature calculation unit
Based on the detection temperature of the secondary battery, the position information of the vehicle, and the information shown in the first data table, the charge / discharge load on the secondary battery is calculated.
The temperature control system for a secondary battery according to claim 6, wherein the reference temperature is calculated based on the calculated charge / discharge load so as to suppress battery deterioration of the secondary battery.
前記制御部は、
前記算出された前記所定時間内における前記除熱量が0よりも大きい場合には、
当該除熱量と前記第2のデータテーブルとに基づいて前記温度調整装置の前記冷却機能による出力を算出し、該算出された出力に基づいて前記温度調整装置の前記冷却機能を動作させる一方、
前記算出された前記所定時間内における前記除熱量が0よりも小さい場合には、
当該除熱量と前記第2のデータテーブルとに基づいて前記温度調整装置の前記加熱機能による出力を算出し、該算出された出力に基づいて前記温度調整装置の前記加熱機能を動作させる
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の温度制御システム。 When the temperature controller has a cooling function and a heating function for the secondary battery,
The control unit
When the heat removal amount within the calculated predetermined time is larger than 0,
The output of the cooling function of the temperature regulator is calculated based on the heat removal amount and the second data table, and the cooling function of the temperature regulator is operated based on the calculated output.
When the heat removal amount within the calculated predetermined time is smaller than 0,
It is characterized in that the output by the heating function of the temperature adjusting device is calculated based on the heat removal amount and the second data table, and the heating function of the temperature adjusting device is operated based on the calculated output. The temperature control system for a secondary battery according to claim 1.
前記二次電池の温度制御システムは、
前記温度調整装置の動作を制御する制御部と、
前記車両に関する位置情報または時刻情報と、前記二次電池の充放電電流、充放電電力、または発熱量の少なくとも1つとの対応関係を示す第1のデータテーブルと、
前記二次電池から除去する熱量を意味する除熱量と前記温度調整装置の出力との対応関係を示す第2のデータテーブルと、
を有し、
前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として、前記第1のデータテーブルに基づいて所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出する第1のステップと、
前記第1のステップで算出された発熱量と、前記二次電池の検知温度及び前記基準温度の温度差とに基づいて、前記所定時間内における前記除熱量を算出する第2のステップと、
前記第2のステップで算出された除熱量を入力として、前記第2のデータテーブルに基づいて前記温度調整装置の出力を算出する第3のステップと、
前記第3のステップで算出された出力に基づいて前記温度調整装置を動作させる第4のステップと、
を備えることを特徴とする二次電池の温度制御方法。 It is a method of controlling the temperature of a secondary battery by a temperature control system of the secondary battery that adjusts the temperature of the secondary battery mounted on the vehicle to a reference temperature by controlling the operation of a predetermined temperature adjusting device.
The temperature control system for the secondary battery is
A control unit that controls the operation of the temperature regulator and
A first data table showing a correspondence relationship between the position information or time information regarding the vehicle and at least one of the charge / discharge current, charge / discharge power, or heat generation amount of the secondary battery.
A second data table showing the correspondence between the amount of heat removed, which means the amount of heat removed from the secondary battery, and the output of the temperature regulator, and
Have,
A first step of calculating the calorific value of the secondary battery within a predetermined time based on the first data table by inputting the position information or the time information obtained for the vehicle.
A second step of calculating the heat removal amount within the predetermined time based on the calorific value calculated in the first step and the temperature difference between the detection temperature of the secondary battery and the reference temperature.
With the heat removal amount calculated in the second step as an input, the third step of calculating the output of the temperature adjusting device based on the second data table, and
The fourth step of operating the temperature control device based on the output calculated in the third step, and
A method for controlling the temperature of a secondary battery, which comprises.
前記二次電池の内部抵抗と、前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として前記第1のデータテーブルに基づいて算出される前記二次電池の充放電電流と、を用いて、前記所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出する
ことを特徴とする請求項9に記載の二次電池の温度制御方法。 In the first step,
Using the internal resistance of the secondary battery and the charge / discharge current of the secondary battery calculated based on the first data table by inputting the position information or the time information obtained for the vehicle. The method for controlling the temperature of a secondary battery according to claim 9, wherein the calorific value of the secondary battery is calculated within the predetermined time.
前記二次電池の充電状態、開回路電圧、検知温度、及び連続通電時間と、前記車両について得られた前記位置情報または前記時刻情報を入力として前記第1のデータテーブルに基づいて算出される前記二次電池の充放電電力と、を用いて、前記所定時間内における前記二次電池の発熱量を算出する
ことを特徴とする請求項9に記載の二次電池の温度制御方法。 In the first step,
The calculation is performed based on the first data table by inputting the charge state, open circuit voltage, detection temperature, continuous energization time of the secondary battery, and the position information or the time information obtained for the vehicle. The temperature control method for a secondary battery according to claim 9, wherein the charge / discharge power of the secondary battery is used to calculate the calorific value of the secondary battery within the predetermined time.
前記二次電池の充電状態、連続通電時間、及び検知温度と、前記二次電池の初期状態における内部抵抗との対応関係を示す第3のデータテーブルと、
前記二次電池の検知電流及び検知電圧に基づいて前記二次電池の実際の内部抵抗を判定する抵抗判定部と、
をさらに有し、
前記二次電池の充電状態、連続通電時間、及び検知温度を入力として、前記第3のデータテーブルに基づいて前記二次電池の初期状態における内部抵抗を算出し、該算出された内部抵抗と、前記抵抗判定部によって判定された前記二次電池の実際の内部抵抗と、に基づいて、前記二次電池の発熱量に対する補正係数を決定し、該決定された補正係数を用いて、前記第1のステップで算出された前記所定時間内における前記二次電池の発熱量を補正する、第5のステップをさらに備え、
前記第5のステップは、前記第1のステップと前記第2のステップとの間に実行され、
前記第5のステップで補正された前記発熱量を用いて、前記第2のステップが実行される
ことを特徴とする請求項9に記載の二次電池の温度制御方法。 The temperature control system for the secondary battery is
A third data table showing the correspondence between the charging state, continuous energization time, and detection temperature of the secondary battery and the internal resistance in the initial state of the secondary battery.
A resistance determination unit that determines the actual internal resistance of the secondary battery based on the detection current and detection voltage of the secondary battery.
Have more
Using the charging state, continuous energization time, and detection temperature of the secondary battery as inputs, the internal resistance of the secondary battery in the initial state is calculated based on the third data table, and the calculated internal resistance and the calculated internal resistance are used. Based on the actual internal resistance of the secondary battery determined by the resistance determination unit, a correction coefficient for the calorific value of the secondary battery is determined, and the determined correction coefficient is used to determine the first correction coefficient. The fifth step of correcting the calorific value of the secondary battery within the predetermined time calculated in the step of is further provided.
The fifth step is performed between the first step and the second step.
The temperature control method for a secondary battery according to claim 9, wherein the second step is executed using the calorific value corrected in the fifth step.
前記車両の実際の走行に伴う履歴情報として、前記車両に関する位置情報または時刻情報と、前記二次電池の実際の充放電電流、充放電電力、または発熱量との対応関係が記載される第4のデータテーブルをさらに有し、
前記第4のデータテーブルに記載された履歴情報に基づいて、前記第1のデータテーブルを補正する、第6のステップをさらに備え、
前記第6のステップによって補正された前記第1のデータテーブルを用いて、前記第1のステップが実行される
ことを特徴とする請求項9に記載の二次電池の温度制御方法。 The temperature control system for the secondary battery is
As the history information associated with the actual running of the vehicle, the correspondence relationship between the position information or time information related to the vehicle and the actual charge / discharge current, charge / discharge power, or heat generation amount of the secondary battery is described. It also has a data table of
A sixth step of correcting the first data table based on the historical information described in the fourth data table is further provided.
The method for controlling the temperature of a secondary battery according to claim 9, wherein the first step is executed using the first data table corrected by the sixth step.
前記二次電池の検知温度及び前記車両の位置情報に基づいて、前記基準温度を算出する基準温度計算部をさらに有し、
前記基準温度計算部が、前記二次電池の検知温度及び前記車両の位置情報、並びに、前記第1のデータテーブルに示された情報に基づいて、前記二次電池への充放電負荷を算出し、該算出された充放電負荷に基づいて、当該二次電池の電池劣化を抑制するように前記基準温度を算出する、第7のステップをさらに備え、
前記第7のステップによって算出された前記基準温度を用いて、前記第2のステップが実行される
ことを特徴とする請求項9に記載の二次電池の温度制御方法。 The temperature control system for the secondary battery is
It further has a reference temperature calculation unit that calculates the reference temperature based on the detection temperature of the secondary battery and the position information of the vehicle.
The reference temperature calculation unit calculates the charge / discharge load on the secondary battery based on the detected temperature of the secondary battery, the position information of the vehicle, and the information shown in the first data table. A seventh step of calculating the reference temperature based on the calculated charge / discharge load so as to suppress battery deterioration of the secondary battery is further provided.
The temperature control method for a secondary battery according to claim 9, wherein the second step is executed using the reference temperature calculated by the seventh step.
前記第2のステップで算出された除熱量が0よりも大きい場合には、
前記第3のステップにおいて、当該除熱量と前記第2のデータテーブルとに基づいて前記温度調整装置の前記冷却機能による出力を算出し、前記第4のステップにおいて、前記第3のステップで算出された出力に基づいて前記温度調整装置の前記冷却機能を動作させる一方、
前記第2のステップで算出された除熱量が0よりも小さい場合には、
前記第3のステップにおいて、当該除熱量と前記第2のデータテーブルとに基づいて前記温度調整装置の前記加熱機能による出力を算出し、前記第4のステップにおいて、前記第3のステップで算出された出力に基づいて前記温度調整装置の前記加熱機能を動作させる
ことを特徴とする請求項9に記載の二次電池の温度制御方法。 When the temperature controller has a cooling function and a heating function for the secondary battery,
If the amount of heat removed calculated in the second step is larger than 0,
In the third step, the output by the cooling function of the temperature regulator is calculated based on the heat removal amount and the second data table, and in the fourth step, it is calculated in the third step. While operating the cooling function of the temperature regulator based on the output
If the amount of heat removed calculated in the second step is less than 0,
In the third step, the output by the heating function of the temperature adjusting device is calculated based on the heat removal amount and the second data table, and in the fourth step, it is calculated in the third step. The temperature control method for a secondary battery according to claim 9, wherein the heating function of the temperature adjusting device is operated based on the output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018043391A JP6910979B2 (en) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | Secondary battery temperature control system and temperature control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018043391A JP6910979B2 (en) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | Secondary battery temperature control system and temperature control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019161791A JP2019161791A (en) | 2019-09-19 |
JP6910979B2 true JP6910979B2 (en) | 2021-07-28 |
Family
ID=67996478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018043391A Active JP6910979B2 (en) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | Secondary battery temperature control system and temperature control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6910979B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220344740A1 (en) * | 2019-09-26 | 2022-10-27 | General Electric Company | System and methods for thermal control of an energy storage system |
WO2021085433A1 (en) * | 2019-10-29 | 2021-05-06 | 京セラ株式会社 | Power storage battery management device, power storage battery system, and power storage battery management method |
CN111137387B (en) * | 2020-02-11 | 2020-12-11 | 嘉兴索罗威新能源有限公司 | Emergency protection circuit device for charging of battery car |
CN113745707B (en) * | 2021-08-24 | 2024-02-02 | 上海电享信息科技有限公司 | Battery temperature control system and method |
CN113851757B (en) * | 2021-09-24 | 2023-08-08 | 经纬恒润(天津)研究开发有限公司 | Power battery thermal management method and device |
CN114347745A (en) * | 2021-12-01 | 2022-04-15 | 青岛海尔空调器有限总公司 | Control method of temperature management system of vehicle and temperature management system |
CN116298441B (en) * | 2023-02-28 | 2023-11-07 | 东莞市冠达自动化设备有限公司 | Outdoor power supply charge and discharge control method, equipment and storage medium |
CN116760134B (en) * | 2023-06-13 | 2024-02-06 | 厦门广开电子有限公司 | Anti-overheating charging protection system for charging bank capable of dynamically adjusting temperature |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5017084B2 (en) * | 2007-03-09 | 2012-09-05 | 株式会社日立製作所 | Battery control method and system |
JP4228086B1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-25 | トヨタ自動車株式会社 | vehicle |
US8063609B2 (en) * | 2008-07-24 | 2011-11-22 | General Electric Company | Method and system for extending life of a vehicle energy storage device |
JP6163879B2 (en) * | 2013-05-29 | 2017-07-19 | 日産自動車株式会社 | Battery temperature estimation device and battery temperature estimation method |
JP6174557B2 (en) * | 2014-12-24 | 2017-08-02 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | Battery cooling system |
JP2016167420A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 富士重工業株式会社 | Temperature control device for on-vehicle secondary battery |
-
2018
- 2018-03-09 JP JP2018043391A patent/JP6910979B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019161791A (en) | 2019-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6910979B2 (en) | Secondary battery temperature control system and temperature control method | |
CN109263640B (en) | Model-based route energy prediction, correction and optimization vehicle | |
US10656211B2 (en) | Method of predicting time for charging battery of eco-friendly vehicle | |
CN102463904B (en) | Predication of actual service life of electric car | |
US20170166081A1 (en) | Method and system for controlling voltage of fuel cell in stop-mode of fuel cell vehicle | |
US8768553B2 (en) | Method and system for controlling charging of battery for hybrid electric vehicle | |
JP4075812B2 (en) | Coordinated control device for vehicle | |
JP4788643B2 (en) | Charge / discharge control device for hybrid vehicle and program for the charge / discharge control device | |
US9463710B2 (en) | System and method of balancing battery cell | |
US9981653B2 (en) | System and method for reducing exhaust gas of hybrid electric vehicle | |
US20160141645A1 (en) | Fuel Cell System, Fuel Cell Vehicle and Control Method of Fuel Cell System | |
US11296530B2 (en) | Method for charging battery at low temperature | |
EP3025900A2 (en) | Battery pack charging protocol selection system | |
US20150323610A1 (en) | Battery management apparatus | |
JP2007074891A (en) | Power-train battery life predicting and warning apparatuses | |
US11807213B2 (en) | Method for managing the state of charge of a hybrid vehicle | |
JP7048313B2 (en) | Control device and control method for controlling charge / discharge of power storage device installed in railway vehicles | |
WO2022138311A1 (en) | Power storage system and power storage method | |
JP2018107923A (en) | Battery cooling device | |
US20150170426A1 (en) | Method of calculating power consumption of air conditioner | |
JP2019057455A (en) | Control apparatus of secondary battery and control method | |
CN108461860A (en) | Cooling control method for the battery management system in electric vehicle | |
JP2005261034A (en) | Controller of electric storage mechanism | |
Fard et al. | An optimal power management system for a regenerative auxiliary power system for delivery refrigerator trucks | |
JP6228042B2 (en) | Drive control system and mobile body having drive control system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200812 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210526 |
|
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: 20210706 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210707 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6910979 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |