JP6971666B2 - Combined power storage system and control method of compound power storage system - Google Patents

Combined power storage system and control method of compound power storage system Download PDF

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Description

本発明は、電気的な負荷に電力を供給する電池の複合システムに係り、特に、電気自動車の蓄電池に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a composite system of batteries that supply electric power to an electric load, and particularly relates to a technique that is effective when applied to a storage battery of an electric vehicle.

電気自動車(EV:Electric Vehicle)では、単独の電池を用いて、車の電動モータを駆動するエネルギーを供給している。一般的にこの電池には、走行距離を考慮して容量(Ah)性能を重視した電池が使われている。 Electric vehicles (EVs) use a single battery to supply the energy to drive the vehicle's electric motor. Generally, this battery uses a battery that emphasizes capacity (Ah) performance in consideration of mileage.

しかしながら、近年では、多様な車種の電気自動車が普及してきており、容量性能を重視した電池単独では、電池のパワーが不足するケースもあり得る。また、容量型電池の寿命が短くなる恐れもある。そこで、特性の異なる複数の電池を組み合わせた複合システムが提案されている。 However, in recent years, electric vehicles of various vehicle types have become widespread, and there may be cases where the power of the battery is insufficient with the battery alone that emphasizes capacity performance. In addition, the life of the capacitive battery may be shortened. Therefore, a composite system that combines a plurality of batteries having different characteristics has been proposed.

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献1のような技術がある。特許文献1には「特性の異なる蓄電装置を備えた充放電システムにおいてそれぞれの特性を生かした電力分担を行う充放電制御装置」が開示されている。 As a background technology in this technical field, for example, there is a technology such as Patent Document 1. Patent Document 1 discloses "a charge / discharge control device that shares power in a charge / discharge system provided with power storage devices having different characteristics".

また、特許文献2には「電気負荷の定格電圧を維持しながら鉛電池の充電電圧を上げて鉛電池の寿命を延ばす蓄電システム」が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses "a power storage system that prolongs the life of a lead battery by increasing the charging voltage of the lead battery while maintaining the rated voltage of the electric load".

特開2016−152718号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-152718 国際公開第2015/060139号International Publication No. 2015/060139

ところで、電気自動車(EV)のパワー型電池として、ハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)に用いられる48V電池パックや300V電池パックを流用することもあり得るが、電気自動車(EV)の電圧範囲がハイブリッド自動車(HV)に用意されている電圧と違う場合が多々あり得る(例えば52V)。 By the way, as a power type battery of an electric vehicle (EV), a 48V battery pack or a 300V battery pack used in a hybrid vehicle (HV) may be diverted, but the voltage range of the electric vehicle (EV) is hybrid. It can often be different from the voltage provided in the vehicle (HV) (eg 52V).

この場合、ハイブリッド自動車(HV)で用意されているパワー型電池パックをそのままでは使用できないため、DCDCコンバータを使用するか、若しくは新たにパワー型電池パックを作成する必要がある。 In this case, the power type battery pack prepared in the hybrid vehicle (HV) cannot be used as it is, so it is necessary to use a DCDC converter or create a new power type battery pack.

上記特許文献1には、特性の異なる2つの蓄電装置を備え、一方の蓄電装置の充電率に基づいてもう一方の蓄電装置の分担率を算出する充放電制御装置が記載されているが、上記のような電圧仕様の違いは考慮されていない。 The above-mentioned Patent Document 1 describes a charge / discharge control device including two power storage devices having different characteristics and calculating the share ratio of the other power storage device based on the charge rate of the other power storage device. Differences in voltage specifications such as are not taken into consideration.

一方、上記特許文献2には、パワー型電池パックの電位の低い方にDCDCコンバータと鉛電池を取り付ける技術が記載されている。特許文献2により、DCDCコンバータを取り付けて、更に鉛電池といった既存の車に設置されている電池を繋げることで、例えば52V車といった電圧に対応できる。また、DCDCコンバータを下に繋げるため、DCDCコンバータの電力が下がり、発熱やSW耐圧が下がることで、低コストなDCDCコンバータとなる。 On the other hand, Patent Document 2 describes a technique for attaching a DCDC converter and a lead battery to a power type battery pack having a lower potential. According to Patent Document 2, by attaching a DCDC converter and further connecting a battery installed in an existing vehicle such as a lead battery, it is possible to cope with a voltage such as a 52V vehicle. In addition, since the DCDC converter is connected to the bottom, the power of the DCDC converter is reduced, and the heat generation and SW withstand voltage are reduced, resulting in a low-cost DCDC converter.

しかしながら、特許文献2では、DCDCコンバータを繋げる際に、DCDCコンバータの出力電圧範囲次第では、パワー型電池パックの充電率SOC(State of Charge)が逸脱したり、並列に繋げた容量型電池が常にパワー型電池側に放電したりする恐れがある。 However, in Patent Document 2, when connecting a DCDC converter, the charge rate SOC (State of Charge) of the power type battery pack deviates depending on the output voltage range of the DCDC converter, or the capacity type batteries connected in parallel are always used. There is a risk of discharging to the power type battery side.

そこで、本発明の目的は、パワー性能を重視したパワー型電池と容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムにおいて、低コストで多様な車種の電気自動車(EV)に搭載可能な複合蓄電システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a composite power storage system in which a power type battery that emphasizes power performance and a capacity type battery that emphasizes capacity performance are connected in parallel, and can be mounted on electric vehicles (EVs) of various vehicle types at low cost. The purpose is to provide a complex power storage system.

上記課題を解決するために、本発明は、パワー型電池パックと、容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention presents a power type battery pack and a bidirectional step-up DCDC converter connected to a terminal opposite to the terminal of the power type battery pack connected in parallel with the capacity type battery. A second battery connected to a terminal opposite to the terminal connected to the power type battery pack of the bidirectional step-up DCDC converter.

また、本発明は、パワー性能を重視したパワー型電池パックと容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムの制御方法であって、(a)前記容量型電池の電池コントローラから充電率、総電圧、電流を受信するステップと、(b)需要電流を推定するステップと、(c)前記容量型電池の開放電圧特性に基づき、当該容量型電池の現在の充電率に対応する開放電圧を算出するステップと、(d)前記パワー型電池パックの中心充電率に対応する当該パワー型電池パックのトータルの開放電圧を算出するステップと、(e)電子制御装置に予め設定しておいた目標抵抗と目標キャパシタンスの値に基づき、DCDCコンバータの出力電圧を算出するステップと、(f)前記(e)ステップにおいて算出した出力電圧に基づき、前記DCDCコンバータのコントローラに指令電圧を送信するステップと、を有することを特徴とする。 Further, the present invention is a control method of a composite power storage system in which a power type battery pack that emphasizes power performance and a capacity type battery that emphasizes capacity performance are connected in parallel, and (a) from the battery controller of the capacity type battery. Corresponds to the current charge rate of the capacitive battery based on the steps of receiving the charge rate, total voltage and current, (b) estimating the demand current, and (c) the open circuit voltage characteristics of the capacitive battery. A step of calculating the open circuit voltage, (d) a step of calculating the total open circuit voltage of the power type battery pack corresponding to the central charge rate of the power type battery pack, and (e) presetting in the electronic control device. A command voltage is transmitted to the controller of the DCDC converter based on the step of calculating the output voltage of the DCDC converter based on the values of the set target resistance and the target capacitance and (f) the output voltage calculated in the step (e). It is characterized by having a step and.

本発明によれば、パワー性能を重視したパワー型電池と容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムにおいて、低コストで多様な車種の電気自動車(EV)に搭載可能な複合蓄電システムを実現できる。 According to the present invention, in a composite power storage system in which a power battery that emphasizes power performance and a capacity battery that emphasizes capacity performance are connected in parallel, a composite that can be mounted on electric vehicles (EVs) of various vehicle types at low cost. A power storage system can be realized.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.

本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムを搭載する電気自動車のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration of the electric vehicle equipped with the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの電池部の構成を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the structure of the battery part of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. (Example 1) 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムのDCDCコンバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the DCDC converter of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの容量型電池とパワー型電池パックのそれぞれのOCVの相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of each OCV of the capacity type battery and the power type battery pack of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムのパワー型電池パックの電圧変換例を示す図である。It is a figure which shows the voltage conversion example of the power type battery pack of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムのECUのシーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the sequence of the ECU of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの電池部の構成を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the structure of the battery part of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. (Example 2) 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの電池部の構成を示す図である。(実施例2の変形例)It is a figure which shows the structure of the battery part of the composite power storage system which concerns on one Embodiment of this invention. (Modified example of Example 2)

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。また、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。例えば、以下に説明する実施例は、ビルマネージメントシステム、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド自動車、船舶、鉄道、電動飛行機等にも適用できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are designated by the same reference numerals, and the detailed description of the overlapping portions will be omitted. Further, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and applications are included in the technical concept of the present invention. For example, the examples described below can also be applied to building management systems, plug-in hybrid vehicles, hybrid vehicles, ships, railways, electric airplanes, and the like.

図1から図6を参照して、実施例1の複合蓄電システムおよび複合蓄電システムの制御方法について説明する。図1は本実施例の複合蓄電システムを搭載する電気自動車のシステム構成を示している。図2は図1における電池部13の構成を示し、図3は図2におけるDCDCコンバータ22の構成を示している。図4は複合蓄電システムの容量型電池とパワー型電池パックのそれぞれの開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)の相関関係を示す図である。図5はパワー型電池パックの電圧変換例を示す図である。また、図6は図1のECU14のシーケンスを示すフローチャートである。 A control method for the composite power storage system and the composite power storage system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 shows a system configuration of an electric vehicle equipped with the combined power storage system of this embodiment. FIG. 2 shows the configuration of the battery unit 13 in FIG. 1, and FIG. 3 shows the configuration of the DCDC converter 22 in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the correlation between the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) of each of the capacity type battery and the power type battery pack of the composite power storage system. FIG. 5 is a diagram showing an example of voltage conversion of a power type battery pack. Further, FIG. 6 is a flowchart showing the sequence of the ECU 14 of FIG.

図1に示すように、本実施例の複合蓄電システムを搭載する電気自動車10は、主要な構成として、モータジェネレータ11、インバータ12、電池部(蓄電池)13、上位コントローラであるECU14(電子制御装置:Electronic Control Unit)、ECU14と電池部13およびインバータ12との間において情報をやり取りする通信線15を備えている。 As shown in FIG. 1, the electric vehicle 10 equipped with the composite power storage system of the present embodiment has a motor generator 11, an inverter 12, a battery unit (storage battery) 13, and an ECU 14 (electronic control device) which is a host controller, as main configurations. : Electronic Control Unit), includes a communication line 15 for exchanging information between the ECU 14, the battery unit 13, and the inverter 12.

電気自動車10は、走行時には電池部13からインバータ12へ電力を供給し、モータジェネレータ11を回転駆動させて走行する。一方、回生時にはモータジェネレータ11で発電した電力がインバータ12で整流されて電池部13に充電される。なお、図1の電気自動車10では、モータとジェネレータを兼用する(同じものを使う)構成としているが、電動モータとジェネレータを別個に備える構成であっても良い。 The electric vehicle 10 supplies electric power from the battery unit 13 to the inverter 12 during traveling, and rotates and drives the motor generator 11 to travel. On the other hand, at the time of regeneration, the electric power generated by the motor generator 11 is rectified by the inverter 12 and charged to the battery unit 13. Although the electric vehicle 10 of FIG. 1 has a configuration in which the motor and the generator are shared (the same one is used), the electric motor and the generator may be separately provided.

次に、図2を用いて、電池部(蓄電池)13の構成について説明する。電池部13は、パワー型電池パック21、DCDCコンバータ22、第二電池23、および持続力を保持するための容量型電池(容量型電池パック)24から構成される。 Next, the configuration of the battery unit (storage battery) 13 will be described with reference to FIG. The battery unit 13 is composed of a power type battery pack 21, a DCDC converter 22, a second battery 23, and a capacity type battery (capacity type battery pack) 24 for maintaining sustainability.

なお、容量型電池24は既存の電気自動車(EV)に搭載されているオリビン鉄リチウムイオン電池やニッケル・マンガン・コバルトのリチウムイオン電池を用いても良いし、別途半固体のリチウムイオン電池や鉛電池、ニッケル水素電池、燃料電池、一次電池などを用いても良い。また、パワー型電池パック21とDCDCコンバータ22は一体化しても良い。第二電池23は既存の電気自動車(EV)に搭載されている12V鉛電池を用いても良いし、別途電池を用意しても良い。また、DCDCコンバータ22は、双方向昇圧チョッパを利用する双方向DCDCコンバータとしても良い。双方向昇圧チョッパの構成例としては、後述する図3のような構成としても良い。 As the capacity type battery 24, an olivine iron lithium ion battery or a nickel / manganese / cobalt lithium ion battery mounted on an existing electric vehicle (EV) may be used, or a semi-solid lithium ion battery or lead may be used separately. A battery, a nickel hydrogen battery, a fuel cell, a primary battery, or the like may be used. Further, the power type battery pack 21 and the DCDC converter 22 may be integrated. As the second battery 23, a 12V lead battery mounted on an existing electric vehicle (EV) may be used, or a battery may be prepared separately. Further, the DCDC converter 22 may be a bidirectional DCDC converter using a bidirectional step-up chopper. As a configuration example of the bidirectional boost chopper, the configuration as shown in FIG. 3 described later may be used.

図3を用いて、DCDCコンバータ22の構成について説明する。DCDCコンバータ22は、図3に示すように、パワー型電池パック21のGND端子に32の端子(パワー型電池パックGND端子接続端子32)を繋ぎ、第二電池23の+端子に34の端子(第二電池+端子接続端子34)を接続する。DCDCコンバータ22には制御回路35があり、端子32の電圧もしくは端子34の電圧を制御したり、パワー型電池パック21から流れる電流を計測する電流センサ31を指令値(ECU14からの値)に制御したり、もしくは第二電池23に流れる電流を計測する電流センサ33の値を指令値(ECU14からの値)に制御する。 The configuration of the DCDC converter 22 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the DCDC converter 22 connects 32 terminals (power type battery pack GND terminal connection terminal 32) to the GND terminal of the power type battery pack 21, and 34 terminals (34 terminals) to the + terminal of the second battery 23. Connect the second battery + terminal connection terminal 34). The DCDC converter 22 has a control circuit 35, which controls the voltage of the terminal 32 or the voltage of the terminal 34, and controls the current sensor 31 that measures the current flowing from the power type battery pack 21 to the command value (value from the ECU 14). Or, the value of the current sensor 33 that measures the current flowing through the second battery 23 is controlled to the command value (value from the ECU 14).

ここで、電流センサ31はパワー型電池パック21内に設けても良く、第二電池側の電流センサ33とその他の電圧情報から推定できるならば必ずしも設ける必要はない。同様に、電流センサ33もその他の電圧情報や電流情報から推定できるならば必ずしも設ける必要はない。 Here, the current sensor 31 may be provided in the power type battery pack 21, and it is not always necessary to provide the current sensor 31 if it can be estimated from the current sensor 33 on the second battery side and other voltage information. Similarly, the current sensor 33 does not necessarily have to be provided if it can be estimated from other voltage information or current information.

次に、図2の電圧・電流収支を、パワー型電池パック21が48V定格、第二電池23を既存の12V鉛電池、容量型電池24の定格が52Vの例で説明する。この場合、パワー型電池パック21(48V)が容量型電池24(52V)に対して4V不足しているため、DCDCコンバータ22にて4V分(略3V〜4V分程度)を補うことになる。この4Vのエネルギー源は12V鉛電池をDCDCコンバータ22にて降圧させることで補う。 Next, the voltage / current balance of FIG. 2 will be described with an example in which the power type battery pack 21 has a rating of 48 V, the second battery 23 has an existing 12 V lead battery, and the capacity type battery 24 has a rating of 52 V. In this case, since the power type battery pack 21 (48V) is 4V short of the capacity type battery 24 (52V), the DCDC converter 22 supplements 4V (about 3V to 4V). This 4V energy source is supplemented by stepping down a 12V lead battery with a DCDC converter 22.

DCDCコンバータ22をパワー型電池パック21の下に取り付ける理由は、DCDCコンバータ22にかかる電圧を下げて、DCDCコンバータ22のパワー仕様を52V対応時に比べ下げることができ、なおかつ、DCDCコンバータ22内のトランジスタスイッチの損失電力を下げ、放熱設計を簡易にし、低コストにするためである。 The reason why the DCDC converter 22 is mounted under the power type battery pack 21 is that the voltage applied to the DCDC converter 22 can be lowered to lower the power specification of the DCDC converter 22 compared to when 52V is supported, and the transistor in the DCDC converter 22 can be lowered. This is to reduce the power loss of the switch, simplify the heat dissipation design, and reduce the cost.

なお、パワー型電池パック21に要求される電流として、例えば150Aがピーク電流として要求されると仮定した場合、12V鉛電池(第二電池23)では150Aの充放電電流は瞬間的にしか対応できない。しかしながら、DCDCコンバータ22にて4Vから12Vに昇圧するため、電流は約1/3の50A程度となり、12V鉛電池(第二電池23)は1分以上50Aの充放電に対応できるようになる。ここで、DCDCコンバータ22とパワー型電池パック21は一体としても良い。 Assuming that 150A is required as the peak current as the current required for the power type battery pack 21, the 12V lead battery (second battery 23) can only handle the charging / discharging current of 150A instantaneously. .. However, since the DCDC converter 22 boosts the voltage from 4V to 12V, the current is about 1/3 of 50A, and the 12V lead battery (second battery 23) can handle charging and discharging of 50A for 1 minute or more. Here, the DCDC converter 22 and the power type battery pack 21 may be integrated.

以上の電圧・電流収支は概要であり、実際問題として容量型電池パック24とパワー型電池パック21の出力電圧端子(パワー型電池パック+端子)25は同じであり、ここで容量型電池パック24の開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)とパワー型電池パック21のOCVは、必ずしも一致せず、いわゆる横流と呼ばれるパワー型電池パック21から容量型電池パック24への電流が発生する。この横流は電気自動車(EV)の回生、及び力行時や、一定走行時や停車中に容量型電池パック24からパワー型電池パック21(若しくは逆)へのエネルギー補給という意味では推奨されるが、常に一定の電流が容量型電池パック24からパワー型電池パック21へ流れることは過充電や過放電になり安全上好ましくない。このため、DCDCコンバータ22にて電池の安全を考慮した電圧制御を述べる。 The above voltage / current balance is an outline, and as a practical matter, the output voltage terminal (power type battery pack + terminal) 25 of the capacity type battery pack 24 and the power type battery pack 21 are the same, and here the capacity type battery pack 24 The open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) and the OCV of the power type battery pack 21 do not always match, and a current is generated from the power type battery pack 21 to the capacity type battery pack 24, which is a so-called cross current. This cross current is recommended in terms of regenerating an electric vehicle (EV) and supplying energy from the capacity battery pack 24 to the power battery pack 21 (or vice versa) during power running, constant running, or when the vehicle is stopped. It is not preferable in terms of safety that a constant current always flows from the capacity type battery pack 24 to the power type battery pack 21 because it causes overcharging and overdischarging. Therefore, the voltage control in consideration of the safety of the battery in the DCDC converter 22 will be described.

先ず、図4に示す容量型電池トータルでのOCV(即ち1本当たりのOCVに容量型電池直列数をかけた値)−SOC(State of Charge)カーブと、パワー型電池トータルでのOCV(即ち1本当たりのOCVにパワー型電池パック21内の電池本数をかけた値)−SOCカーブの例で説明する。このOCVの特性は仮想の電池である。ここで、容量型電池はSOC5%から95%までの範囲で使用するものとする。そして、パワー型電池は劣化防止の観点よりSOC30%から70%の範囲で使用するものと仮定する。更に、パワー型電池はSOC50%の状態にしておくことが望ましいものとする。これは、回生力行があるため、普段の状態をSOC50%へと戻して余裕を持たせるためである。 First, the OCV of the total capacity type batteries shown in FIG. 4 (that is, the value obtained by multiplying the OCV per battery by the number of series of capacity type batteries) -SOC (State of Charge) curve and the OCV of the total power type batteries (that is, that is). The value obtained by multiplying the OCV per battery by the number of batteries in the power type battery pack 21) -SOC curve will be described as an example. The characteristic of this OCV is a virtual battery. Here, the capacity type battery shall be used in the range of SOC 5% to 95%. From the viewpoint of preventing deterioration, it is assumed that the power type battery is used in the range of SOC 30% to 70%. Furthermore, it is desirable to keep the power type battery in the state of SOC 50%. This is because there is regenerative power running, so the normal state is returned to SOC 50% and there is a margin.

図4の例では、パワー型電池パックSOC範囲46より、パワー型電池パックの下限SOCは符号43の値となる。この値は容量型電池SOC5%時のOCVより大きく、結果容量型電池の使用下限SOC44は5%より大きな値となり、容量型電池の使用可能SOC範囲45は制限を受け、当初の5%から95%範囲より狭くなり、電気自動車(EV)の走行距離が短くなる。 In the example of FIG. 4, from the power type battery pack SOC range 46, the lower limit SOC of the power type battery pack is the value of reference numeral 43. This value is larger than the OCV when the capacity type battery SOC is 5%, and as a result, the lower limit SOC44 of the capacity type battery is larger than 5%, and the usable SOC range 45 of the capacity type battery is limited, from the initial 5% to 95. It becomes narrower than the% range, and the mileage of the electric vehicle (EV) becomes shorter.

このような場合には式1としてDCDCコンバータ22の電圧を設定してもよい。これは、定常状態にて、パワー型電池の電圧はSOC50%時のOCVに保たれ、パワー型電池のSOCは50%に収束するためである。この場合、回生と力行時とその後は過渡的に横流が発生するが、その後パワー型電池のSOCは自動的に50%に戻ることになる。なお、式1ではSOC50%としているが、例えば60%としても良いし、パワー型電池の許される範囲のSOCの値(例えば40%)としても良い。 In such a case, the voltage of the DCDC converter 22 may be set as Equation 1. This is because, in the steady state, the voltage of the power type battery is maintained at OCV at 50% SOC, and the SOC of the power type battery converges to 50%. In this case, cross currents occur transiently during regeneration and power running, and then transiently, but then the SOC of the power battery automatically returns to 50%. Although the SOC is 50% in Equation 1, it may be, for example, 60% or the SOC value in the allowable range of the power type battery (for example, 40%).

Figure 0006971666
Figure 0006971666

式1中の、容量型電池のSOCはSOCが通信線15に流れているならば、その値を使用する。次に容量型電池のOCVはECU14または、DCDCコンバータ22の制御回路35内にテーブルで持ち、容量型電池のSOCより値を求める。パワー型電池パック21のSOCはパワー型電池パック21から通信線15を流れている値を使用し、パワー型電池パック21のトータルのOCVは同様にECU14または、DCDCコンバータ22の制御回路35内にテーブルで持ち、パワー型電池のSOCより値を求めれば良い。 For the SOC of the capacitive battery in Equation 1, if the SOC is flowing through the communication line 15, that value is used. Next, the OCV of the capacity type battery is held at a table in the control circuit 35 of the ECU 14 or the DCDC converter 22, and the value is obtained from the SOC of the capacity type battery. The SOC of the power type battery pack 21 uses the value flowing through the communication line 15 from the power type battery pack 21, and the total OCV of the power type battery pack 21 is similarly in the control circuit 35 of the ECU 14 or the DCDC converter 22. Hold it at the table and find the value from the SOC of the power battery.

この場合のパワー型電池パックの+端子25は元のパワー型電池パック21に電圧源が繋がっただけであるため、パワー型電池パックの+端子25からみた内部インピーダンスは元のパワー型電池パック21と同じになる。ここで、パワー型電池パック21は劣化により内部インピーダンスが大きくなり、容量[Ah]は小さくなる。この場合、回生や力行の過渡現象として、パワー型電池に流れる電流が小さくなり、容量型電池の負担が大きくなり容量型電池の寿命が短くなる可能性がある。この場合には、DCDCコンバータ22にて式2のように電圧を規定し、パワー型電池の劣化の影響、製造ばらつき、型番によるばらつきを受けないようにしても良い。 In this case, the + terminal 25 of the power type battery pack is only the voltage source connected to the original power type battery pack 21, so that the internal impedance seen from the + terminal 25 of the power type battery pack is the original power type battery pack 21. Will be the same as. Here, the internal impedance of the power type battery pack 21 increases due to deterioration, and the capacity [Ah] decreases. In this case, as a transient phenomenon of regeneration or power running, the current flowing through the power type battery becomes small, the load on the capacity type battery becomes large, and the life of the capacity type battery may be shortened. In this case, the voltage may be specified by the DCDC converter 22 as in Equation 2 so as not to be affected by the deterioration of the power type battery, the manufacturing variation, and the model number variation.

Figure 0006971666
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なお、R(目標抵抗)とC(目標キャパシタンス)は工場出荷時に予め定められた定数を入れても良い。RとCの初期設定方法を述べる。これは、回生と力行では基本的にパワー型電池に負荷を分担させる設計思想となる。これより、高周波をパワー型電池に分担させなければならない。ここで電池パック全体にかかる電流需要をIとするならば、パワー型電池パック21と容量型電池24への電流は、それぞれ式3,式4となる。 For R (target resistance) and C (target capacitance), constants predetermined at the time of shipment from the factory may be input. The initial setting method of R and C will be described. This is basically a design concept in which the load is shared by the power type battery in regeneration and power running. From this, the high frequency must be shared by the power type battery. Here, assuming that the current demand applied to the entire battery pack is I, the currents to the power type battery pack 21 and the capacity type battery 24 are equations 3 and 4, respectively.

Figure 0006971666
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Figure 0006971666
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なお、Z(容量型電池の交流インピーダンス)とは、直流抵抗と拡散を示すためZ(∞)=r0(直流抵抗分)、Z(0)=R∞(電流一定でt=∞時の抵抗)の値である。これより、遮断周波数fcはおよそ1/2πC(r0+r)となる。fcより高い周波数がパワー型電池パック21に流れることになる。例えばfcを回生力行を考慮して0.1Hzとしても良い。この場合、r0を測定し、例えば容量型電池トータルで10mΩだったときには、C=1/(2π×10^-2×0.1)≒160[F]としても良い。 Since Z (AC impedance of capacitive battery) indicates DC resistance and diffusion, Z (∞) = r0 (DC resistance) and Z (0) = R∞ (resistance at constant current and t = ∞). ). From this, the cutoff frequency fc is approximately 1 / 2πC (r0 + r). A frequency higher than fc will flow to the power type battery pack 21. For example, fc may be set to 0.1 Hz in consideration of regenerative power running. In this case, when r0 is measured and, for example, the total capacity type battery is 10 mΩ, C = 1 / (2π × 10 ^ -2 × 0.1) ≈160 [F] may be set.

また、DCDCコンバータ22のためR=0となるように設計できる。R=0のとき、容量型電池に流れる電流の微分特性が0にできるため(即ち容量型電池に流れる電流はIのローパスフィルタをかけたのと等価)、DCDCコンバータ22にてR=0となるように制御しても良い。この場合には「パワー型電池パックの電流=ZC×d容量型電池の電流/dt」と制御するのと等価になるため、容量型電池に流れる電流を監視して、パワー型電池に流れる電流を制御しても良い。 Further, since it is a DCDC converter 22, it can be designed so that R = 0. When R = 0, the differential characteristic of the current flowing through the capacitive battery can be set to 0 (that is, the current flowing through the capacitive battery is equivalent to applying the low-pass filter of I), so R = 0 in the DCDC converter 22. It may be controlled so as to be. In this case, it is equivalent to controlling "current of power type battery pack = current of ZC x d capacity type battery / dt", so the current flowing through capacity type battery is monitored and the current flowing through power type battery is monitored. May be controlled.

次に、ZとCは容量型電池が劣化するとともに値を変えても良い。これは、容量型電池が劣化すると遮断周波数が変化し、電流バランスが崩れることになるため、遮断周波数を変化させないようにZとCを変えることになる。式3および式4より容量型電池の抵抗劣化倍数をλとするならば、Rをλ倍Cを1/λ倍すれば良い。 Next, the values of Z and C may be changed as the capacitive battery deteriorates. This is because when the capacitive battery deteriorates, the cutoff frequency changes and the current balance is lost, so Z and C are changed so as not to change the cutoff frequency. From Equations 3 and 4, if the resistance deterioration multiple of the capacitive battery is λ, then R may be multiplied by λ and C may be multiplied by 1 / λ.

また式2以外でも、単純にパワー型電池のOCVを線形変換「DCDC電圧=(A−1)×パワー型電池トータルのパック電圧+B」したものを使用しても良い。この時には、容量型SOCが最低になったときの電圧でもパワー型電池が例えばSOC30%ら70%までの使用範囲になるような線形変換の定数A,Bとする。この関係を図5に示す。図5は、容量型電池トータルでのOCV(即ち1本当たりのOCVに容量型電池直列数をかけた値)−SOCカーブと、パワー型電池トータルでのOCV(即ち1本当たりのOCVにパワー型電池パック内の電池本数をかけた値)−SOCカーブの例である。このOCVの特性は仮想の電池である。 In addition to Equation 2, a power-type battery OCV that is simply linearly converted "DCDC voltage = (A-1) x power-type battery total pack voltage + B" may be used. At this time, the constants A and B of the linear conversion are set so that the power type battery has a usage range of, for example, SOC 30% to 70% even at the voltage when the capacitive SOC becomes the lowest. This relationship is shown in FIG. FIG. 5 shows the OCV of the total capacity type battery (that is, the value obtained by multiplying the OCV per battery by the number of series of capacity type batteries) -SOC curve and the OCV of the total power type battery (that is, the power of the OCV per battery). (Value multiplied by the number of batteries in the mold battery pack) -This is an example of the SOC curve. The characteristic of this OCV is a virtual battery.

図5中の元のパワー型電池パックトータルのOCV51だと、容量型電池の使用SOC上限では使用することができない。このため、DCDCコンバータでA×パワー型電池パック電圧+BとしたOCVカーブ52では容量型電池の使用SOC上限でのOCVはパワー型電池パック使用SOC範囲53の上限値より大きいため使用可能となる。そしてパワー型電池の下限SOCに対するOCV54に対する容量型電池使用下限SOC55に一致するため、容量型電池が最低SOCとなってもパワー型電池は使えることになる。この関係式は式5,式6となる。 The original OCV51 of the power type battery pack in FIG. 5 cannot be used at the upper limit of the SOC of the capacity type battery. Therefore, in the OCV curve 52 in which A × power type battery pack voltage + B is set by the DCDC converter, the OCV at the upper limit of the SOC of the capacity type battery is larger than the upper limit of the SOC range 53 of the power type battery pack, so that it can be used. Since the capacity type battery usage lower limit SOC55 with respect to OCV54 with respect to the lower limit SOC of the power type battery is matched, the power type battery can be used even if the capacity type battery has the minimum SOC. This relational expression becomes equations 5 and 6.

Figure 0006971666
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Figure 0006971666
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なお式2を使用した場合ではDCDCコンバータ22の出力電圧が正になるように、R(目標抵抗)とC(目標キャパシタンス)を決定しておく。またパワー型電池電圧を線形変換した際も、(A−1)×パワー型電池パック電圧+Bが正となるようにA,Bを決定しておく。 When Equation 2 is used, R (target resistance) and C (target capacitance) are determined so that the output voltage of the DCDC converter 22 becomes positive. Also, when the power type battery voltage is linearly converted, A and B are determined so that (A-1) × power type battery pack voltage + B becomes positive.

以上はDCDCコンバータ制御として電圧を基本用いる方法であるが、電流を制御しても良い。そのロジックとして回生・力行はパワー型電池に分担させ、パワー型電池のパワーが不足する分は容量型へ不足したパワー分、分担させても良い。 The above is a method in which voltage is basically used for DCDC converter control, but current may be controlled. As the logic, regeneration / power running may be shared by the power type battery, and the insufficient power of the power type battery may be shared by the insufficient power to the capacity type.

以上では48Vパワー型電池パック21と12V鉛電池を第二電池23として使用した例であるが、第二電池23に48V電池パックを使用しても良い。また出力電圧として52V近辺の場合であるが、72Vが容量型電池24の電圧目安である場合には、第二電池23に48V電池パックとして48V電池パックを2つ用いて72Vを作り出しても良い。また双方向DCDCコンバータ22は昇圧式にして、第二電池23に電圧の低い電池を使用しても良い。 The above is an example in which the 48V power type battery pack 21 and the 12V lead battery are used as the second battery 23, but the 48V battery pack may be used for the second battery 23. Further, although the output voltage is around 52V, if 72V is a voltage guideline for the capacitive battery 24, 72V may be produced by using two 48V battery packs as 48V battery packs for the second battery 23. .. Further, the bidirectional DCDC converter 22 may be a step-up type, and a battery having a low voltage may be used for the second battery 23.

図6を用いて、ECU14でのシーケンス動作を説明する。ここでは式2によるDCDCコンバータ制御を仮定する。 The sequence operation in the ECU 14 will be described with reference to FIG. Here, DCDC converter control by Equation 2 is assumed.

先ず、ステップ61にて容量型電池の電池コントローラからSOCと総電圧、電流を受信する。 First, in step 61, SOC, total voltage, and current are received from the battery controller of the capacitive battery.

次に、ステップ62にて需要電流I(モータトルクより計算)を求める。この値は別途インバータコントローラーより受信しても良いし、電気自動車(EV)のアクセル開度より要求トルクを見積もり、電流を求めても良い。またECU14内で需要電流を見積もっている場合にはその値を使用しても良い。 Next, in step 62, the demand current I (calculated from the motor torque) is obtained. This value may be separately received from the inverter controller, or the required torque may be estimated from the accelerator opening of the electric vehicle (EV) to obtain the current. If the required current is estimated in the ECU 14, that value may be used.

次に、ステップ63にて、容量型電池のOCVカーブ(予め記憶させておいたテーブル)より、容量型電池の現在のSOCに対応するOCVを求める。ここでのOCVは容量型電池1本のOCVに容量型電池の直列数をかけたトータルのOCVである。 Next, in step 63, the OCV corresponding to the current SOC of the capacity type battery is obtained from the OCV curve (table stored in advance) of the capacity type battery. The OCV here is the total OCV obtained by multiplying the OCV of one capacity type battery by the number of series of capacity type batteries.

次に、ステップ64にて、パワー型電池パックの中心SOC(前述した例では50%)に対応するパワー型電池パックのトータルのOCVを求める。ここでのOCVは予めパワー型電池のOCVをテーブルとして持っていても良い。 Next, in step 64, the total OCV of the power type battery pack corresponding to the central SOC of the power type battery pack (50% in the above-mentioned example) is obtained. The OCV here may have the OCV of the power type battery as a table in advance.

次に、ステップ65にて、予め設定しておいたR(目標抵抗)とC(目標キャパシタンス)の値より、式2よりDCDCコンバータの出力電圧を決める。式2中のパワー型電池パックの容量は、電気自動車(EV)のイグニッションをオンにした時に、パワー型電池パックコントローラより値を貰うものとする。 Next, in step 65, the output voltage of the DCDC converter is determined from Equation 2 from the preset values of R (target resistance) and C (target capacitance). The capacity of the power battery pack in Equation 2 shall be obtained from the power battery pack controller when the ignition of the electric vehicle (EV) is turned on.

最後に、ステップ66にて、DCDCコンバータのコントローラに指令電圧を送りDCDCコンバータの電圧を制御する。ステップ66が終了後は制御周期(例えば10ms)に再びステップ61に処理を戻し、電気自動車(EV)のイグニッションがオフになるまで処理を繰り返す。 Finally, in step 66, a command voltage is sent to the controller of the DCDC converter to control the voltage of the DCDC converter. After the end of step 66, the process is returned to step 61 again in the control cycle (for example, 10 ms), and the process is repeated until the ignition of the electric vehicle (EV) is turned off.

ここでもし、「DCDC電圧=(A−1)×パワー型電池トータルのパック電圧+B」としてDCDCコンバータを制御する場合には、ステップ61にてパワー型電池のトータルの電池電圧を受信し、ステップ63、64は省略され、ステップ65では、「DCDC電圧=(A−1)×パワー型電池トータルのパック電圧+B」としてDCDC電圧を決めれば良い。 Here, when the DCDC converter is controlled as "DCDC voltage = (A-1) x total pack voltage of power type battery + B", the total battery voltage of the power type battery is received in step 61, and the step is performed. 63 and 64 are omitted, and in step 65, the DCDC voltage may be determined as "DCDC voltage = (A-1) x total pack voltage of the power type battery + B".

もし、DCDCコンバータを電流制御する場合には、ステップ61にて、追加でパワー型電池のSOC、総電圧、電流を受信しておき、ステップ63,64は省略され、ステップ65の代わりに電流を決め、ステップ66にてDCDCコンバータの電流を指令すればよい。電流の決め方としては、回生と力行の時にはパワー型電池のみに電流を負担させる。回生と力行で電流がパワー型電池のみで足りない場合にはパワー型電池の最大電流を与える。そしてパワー型電池のSOCが予め決められた閾値以下ではパワー型電池を充電させるため一定電流(予め決められた値)を充電させるものとする。 If the DCDC converter is current-controlled, the SOC, total voltage, and current of the power-type battery are additionally received in step 61, steps 63 and 64 are omitted, and the current is used instead of step 65. It may be determined and the current of the DCDC converter may be instructed in step 66. As a method of determining the current, the current is borne only by the power type battery at the time of regeneration and power running. If the current is not enough for the power type battery due to regeneration and power running, the maximum current of the power type battery is given. When the SOC of the power type battery is equal to or less than a predetermined threshold value, a constant current (predetermined value) is charged in order to charge the power type battery.

以上は、ECUの例であるが、ECUでなくDCDCコンバータのコントローラ、また別途用意したコントローラで動作させても良い。 The above is an example of an ECU, but it may be operated by a controller of a DCDC converter or a controller prepared separately instead of the ECU.

以上説明したように、本実施例によれば、蓄電システムのDCDCコンバータの直列下部の電池に安価な電池(既に車に搭載している12V鉛電池など)を使用することができ、パワー型電池パックを新規に企画することなく、安価に任意の電気自動車(EV)の電圧範囲に調整可能となる。 As described above, according to the present embodiment, an inexpensive battery (such as a 12V lead battery already installed in a car) can be used as the battery in the lower series of the DCDC converter of the power storage system, and the power type battery can be used. It can be adjusted to the voltage range of any electric vehicle (EV) at low cost without planning a new pack.

これにより、低コストで多様な車種の電気自動車(EV)に搭載可能な複合蓄電システムを実現できる。 This makes it possible to realize a combined power storage system that can be installed in electric vehicles (EVs) of various vehicle types at low cost.

図7および図8を参照して、実施例2の複合蓄電システムおよび複合蓄電システムの制御方法について説明する。図7は実施例1(図2)で説明した電池部13の変形例であり、既存12V鉛電池を使用した場合のバランシング構成を示している。図8は図7の変形例であり、既存12V鉛電池以外を使用した場合のバランシング構成を示している。 A control method for the composite power storage system and the composite power storage system according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a modified example of the battery unit 13 described in the first embodiment (FIG. 2), and shows a balancing configuration when an existing 12V lead battery is used. FIG. 8 is a modification of FIG. 7, and shows a balancing configuration when a battery other than the existing 12V lead battery is used.

前述した実施例1ではパワー型電池パック21と第二電池23の電流が違うため、それぞれのSOCがずれる恐れがある。本実施例ではそのSOCバランシング方法(制御方法)について述べる。 In the first embodiment described above, the currents of the power type battery pack 21 and the second battery 23 are different, so that the SOCs of the power type battery pack 21 and the second battery 23 may deviate from each other. In this embodiment, the SOC balancing method (control method) will be described.

先ず、図7を用いて、第二電池23として既存の12V鉛電池を使用した場合のバランシング方法を説明する。図7では、既存の12V鉛電池(第二電池23)に、12V補機71(ライト、ナビ等)、52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ72が付加されている。ここでは、基本的に、12V鉛電池(第二電池23)のSOCが不足した場合には、52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ72を用いて12V鉛電池(第二電池23)を充電する。但し、双方向DCDCコンバータ22が回生または力行で充放電している間には12V鉛電池(第二電池23)へのバランシング充放電するように、52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ72の動作をストップさせるかまたは、12V補機71の電力分のみとする。 First, a balancing method when an existing 12V lead-acid battery is used as the second battery 23 will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, a 12V auxiliary device 71 (light, navigation, etc.) and a DCDC converter 72 for stepping down from 52V to 12V are added to the existing 12V lead battery (second battery 23). Here, basically, when the SOC of the 12V lead battery (second battery 23) is insufficient, the 12V lead battery (second battery 23) is charged by using the DCDC converter 72 that steps down from 52V to 12V. However, while the bidirectional DCDC converter 22 is charging / discharging by regeneration or power running, the operation of the DCDC converter 72 that steps down from 52V to 12V so as to balance charge / discharge to the 12V lead battery (second battery 23) is operated. Stop it or use only the power of the 12V auxiliary machine 71.

このシーケンスとして、ECU14にて回生か力行かを判断し、回生か力行ならばECU14から52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ72へ電流または電力指令を実施する。そして、第二電池23が目標のSOCより低ければ52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ72へ12V補機以上の電力または電流を指令する。もし目標のSOCより多ければ52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ72へ12V補機未満の電力または電流を指令する。 As this sequence, the ECU 14 determines whether it is regenerative or power running, and if it is regenerative or power running, a current or power command is executed from the ECU 14 to the DCDC converter 72 that steps down from 52V to 12V. Then, if the second battery 23 is lower than the target SOC, the DCDC converter 72 that steps down the voltage from 52V to 12V is instructed to supply power or current of 12V auxiliary or higher. If it is more than the target SOC, it directs the DCDC converter 72 to step down from 52V to 12V with less than 12V auxiliary power or current.

次に、図8を用いて、第二電池23として既存の12V鉛電池以外を使う場合のバランシング方法を説明する。図8では、第二電池23とインバータ12のラインにバランシングスイッチ(SW)81とバランシング抵抗82を取り付け、更に、第二電池23とGND間にバランシングスイッチ(SW)83とバランシング抵抗84を取り付ける。そして、バランシングSW81,83はECU14によってオンオフを制御するものとする。第二電池23のSOCが目標値より小さい場合にはバランシングSW81をオンにする信号をECU14から送り、第二電池23のSOCを上げる。一方、第二電池23のSOCが目標値より大きい場合にはバランシングSW83をオンにする信号をECU14から送り、第二電池23のSOCを下げる。 Next, with reference to FIG. 8, a balancing method in the case of using a second battery 23 other than the existing 12V lead battery will be described. In FIG. 8, a balancing switch (SW) 81 and a balancing resistor 82 are attached to the lines of the second battery 23 and the inverter 12, and further, a balancing switch (SW) 83 and a balancing resistor 84 are attached between the second battery 23 and GND. Then, the balancing SW 81 and 83 are controlled to be turned on and off by the ECU 14. When the SOC of the second battery 23 is smaller than the target value, a signal for turning on the balancing SW81 is sent from the ECU 14 to raise the SOC of the second battery 23. On the other hand, when the SOC of the second battery 23 is larger than the target value, a signal for turning on the balancing SW83 is sent from the ECU 14 to lower the SOC of the second battery 23.

以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様に、蓄電システムのDCDCコンバータの直列下部の電池に安価な電池を使用することができ、パワー型電池パックを新規に企画することなく、安価に任意の電気自動車(EV)の電圧範囲に調整可能となる。 As described above, according to the first embodiment, an inexpensive battery can be used for the battery in the lower series of the DCDC converter of the power storage system, and a new power type battery pack is planned. It can be inexpensively adjusted to the voltage range of any electric vehicle (EV).

これにより、低コストで多様な車種の電気自動車(EV)に搭載可能な複合蓄電システムを実現できる。 This makes it possible to realize a combined power storage system that can be installed in electric vehicles (EVs) of various vehicle types at low cost.

なお、本発明は上記した実施例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、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の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, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

10…電気自動車、11…モータジェネレータ、12…インバータ、13…電池部(蓄電池)、14…ECU(上位コントローラ)、15…通信線、21…パワー型電池パック、22…(双方向)DCDCコンバータ、23…第二電池、24…容量型電池(容量型電池パック)、25…パワー型電池パック+端子、31…DCDCコンバータ内パワー型電池パック側電流センサ、32…パワー型電池パックGND端子接続端子、33…DCDCコンバータ内第二電池側電流センサ、34…第二電池+端子接続端子、35…DCDCコンバータ制御回路、41…容量型電池トータルのOCVカーブ、42…パワー型電池パックのトータルのOCVカーブ、43…パワー型電池パック使用SOC下限に対するOCV、44…容量型電池の使用下限SOC、45…容量型電池使用SOC範囲、46…パワー型電池パック使用SOC範囲、51…パワー型電池パックトータルのOCV、52…容量型電池パック使用上限SOC、53…パワー型電池パック使用SOC範囲、54…パワー型電池パック電圧返還後の下限SOC、55…容量型電池使用下限SOC、61…容量型電池からの受信ステップ、62…需要電流推定ステップ、63…容量型電池トータルのOCV推定ステップ、64…パワー型電池パックトータルのOCV推定ステップ、65…DCDCコンバータ出力電圧決定ステップ、66…DCDCコンバータ出力電圧指令ステップ、71…12V補機、72…52Vから12Vへ降圧する(片方向)DCDCコンバータ、81…(インバータ側)バランシングSW、82…(インバータ側)バランシング抵抗、83…(GND側)バランシングSW、84…(GND側)バランシング抵抗。 10 ... Electric vehicle, 11 ... Motor generator, 12 ... Inverter, 13 ... Battery unit (storage battery), 14 ... ECU (upper controller), 15 ... Communication line, 21 ... Power type battery pack, 22 ... (Bidirectional) DCDC converter , 23 ... Second battery, 24 ... Capacity type battery (capacity type battery pack), 25 ... Power type battery pack + terminal, 31 ... Power type battery pack side current sensor in DCDC converter, 32 ... Power type battery pack GND terminal connection Terminal, 33 ... Second battery side current sensor in DCDC converter, 34 ... Second battery + terminal connection terminal, 35 ... DCDC converter control circuit, 41 ... Capacity type battery total OCV curve, 42 ... Power type battery pack total OCV curve, 43 ... OCV for the lower limit of SOC used by the power type battery pack, 44 ... Lower limit of using the capacity type battery SOC, 45 ... SOC range using the capacity type battery, 46 ... SOC range using the power type battery pack, 51 ... Power type battery pack Total OCV, 52 ... Capacity type battery pack usage upper limit SOC, 53 ... Power type battery pack use SOC range, 54 ... Power type battery pack lower limit after voltage return SOC, 55 ... Capacity type battery usage lower limit SOC, 61 ... Capacity type Reception step from battery, 62 ... Demand current estimation step, 63 ... Capacity type battery total OCV estimation step, 64 ... Power type battery pack total OCV estimation step, 65 ... DCDC converter output voltage determination step, 66 ... DCDC converter output Voltage command step, 71 ... 12V auxiliary equipment, 72 ... 52V to 12V (one-way) DCDC converter, 81 ... (inverter side) balancing SW, 82 ... (inverter side) balancing resistance, 83 ... (GND side) balancing SW, 84 ... (GND side) Balancing resistance.

Claims (6)

パワー型電池パックと、Power type battery pack and
容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、 A bidirectional step-up DCDC converter connected to a terminal opposite to the terminal of the power type battery pack connected in parallel with the capacity type battery, and
前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、 A second battery connected to a terminal on the opposite side of the terminal connected to the power type battery pack of the bidirectional step-up DCDC converter, and
を備え、 Equipped with
前記容量型電池の現在の充電率、電流、電圧、前記容量型電池トータルの開放電圧と充電率の関数テーブルおよび前記パワー型電池パックの開放電圧と充電率の関数テーブルを用いて、現在時刻の前記容量型電池の充電率と前記複合蓄電システムの電流需要より、前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パック側の電圧を、前記パワー型電池パックの+端子電位を前記容量型電池の充電率範囲の下限の充電率時における開放電圧より小さく、なおかつ、前記容量型電池の充電率の上限の充電率時における開放電圧より大きくすることを特徴とする複合蓄電システム。 Using the current charge rate, current, voltage of the capacity type battery, the function table of the total open circuit voltage and charge rate of the capacity type battery, and the function table of the open circuit voltage and charge rate of the power type battery pack, the current time Based on the charge rate of the capacity type battery and the current demand of the composite power storage system, the voltage on the power type battery pack side of the bidirectional boost type DCDC converter is set, and the + terminal potential of the power type battery pack is set to the capacity type battery. A composite power storage system characterized in that it is smaller than the open circuit voltage at the lower limit of the charge rate range and higher than the open circuit voltage at the upper limit of the charge rate of the capacitive battery.
請求項1に記載の複合蓄電システムであって、The combined power storage system according to claim 1.
前記パワー型電池パックの+端子の電圧を、前記容量型電池の現時刻に対する充電率の開放電圧に、現状の前記パワー型電池パックの電池容量[Ah]に前記パワー型電池パックの現時刻の充電率から目標となる充電率を引いた値に定数倍した電位と、前記パワー型電池パックに流れる電流に定数倍したものを加えた値とすることを特徴とする複合蓄電システム。 The voltage of the + terminal of the power type battery pack is set to the open circuit voltage of the charge rate with respect to the current time of the capacity type battery, and the current battery capacity [Ah] of the power type battery pack is set to the current time of the power type battery pack. A composite power storage system characterized in that a potential obtained by multiplying a value obtained by subtracting a target charge rate from a charge rate by a constant value and a value obtained by adding a value obtained by multiplying the current flowing through the power type battery pack by a constant value.
請求項1に記載の複合蓄電システムであって、The combined power storage system according to claim 1.
現時刻における前記パワー型電池パックのトータルの電位を線形変換することを特徴とする複合蓄電システム。 A composite power storage system characterized by linearly converting the total potential of the power type battery pack at the current time.
パワー型電池パックと、Power type battery pack and
容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、 A bidirectional step-up DCDC converter connected to a terminal opposite to the terminal of the power type battery pack connected in parallel with the capacity type battery, and
前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、 A second battery connected to a terminal on the opposite side of the terminal connected to the power type battery pack of the bidirectional step-up DCDC converter, and
を備え、 Equipped with
前記第二電池に補機電力のバックアップに使用している電池を使用する場合、前記第二電池と前記容量型電池の+端子間に設けられている降圧型片方向DCDCコンバータを用い、前記第二電池の充電率を得る手段と前記降圧型片方向DCDCコンバータを制御する手段を設け、 When the battery used for backing up the auxiliary power is used for the second battery, the step-down one-way DCDC converter provided between the + terminal of the second battery and the capacity type battery is used, and the first one is used. (Ii) A means for obtaining the charge rate of the battery and a means for controlling the step-down one-way DCDC converter are provided.
前記第二電池の充電率が目標の充電率より低い場合には前記降圧型片方向DCDCコンバータを前記補機電力または電流より大きい電力または電流とし、 When the charge rate of the second battery is lower than the target charge rate, the step-down one-way DCDC converter is set to a power or current larger than the auxiliary power or current.
前記第二電池の充電率が目標の充電率より高い場合には前記降圧型片方向DCDCコンバータを前記補機電力または電流より小さい電力または電流に制御することを特徴とする複合蓄電システム。 A composite power storage system characterized in that when the charge rate of the second battery is higher than the target charge rate, the step-down one-way DCDC converter is controlled to a power or current smaller than the auxiliary power or current.
パワー型電池パックと、Power type battery pack and
容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、 A bidirectional step-up DCDC converter connected to a terminal opposite to the terminal of the power type battery pack connected in parallel with the capacity type battery, and
前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、 A second battery connected to a terminal on the opposite side of the terminal connected to the power type battery pack of the bidirectional step-up DCDC converter, and
を備え、 Equipped with
前記第二電池に補機電力のバックアップに使用している電池以外の電池を使用する場合、前記第二電池と前記容量型電池の+端子間に第1スイッチと第1抵抗、前記第二電池とグランド間に第2スイッチと第2抵抗を設け、 When a battery other than the battery used for backing up auxiliary power is used for the second battery, the first switch, the first resistor, and the second battery are located between the + terminal of the second battery and the capacity type battery. A second switch and a second resistor are provided between the ground and the ground.
前記第二電池の充電率が目標より低い場合には前記第1スイッチをオンにし、 If the charge rate of the second battery is lower than the target, the first switch is turned on.
前記第二電池の充電率が目標より高い場合には前記第2スイッチをオンにすることを特徴とする複合蓄電システム。 A combined power storage system characterized in that the second switch is turned on when the charge rate of the second battery is higher than the target.
パワー性能を重視したパワー型電池パックと容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムの制御方法であって、It is a control method for a combined power storage system that connects a power-type battery pack that emphasizes power performance and a capacity-type battery that emphasizes capacity performance in parallel.
(a)前記容量型電池の電池コントローラから充電率、総電圧、電流を受信するステップと、 (A) A step of receiving the charge rate, the total voltage, and the current from the battery controller of the capacity type battery.
(b)需要電流を推定するステップと、 (B) Steps for estimating the demand current and
(c)前記容量型電池の開放電圧特性に基づき、当該容量型電池の現在の充電率に対応する開放電圧を算出するステップと、 (C) A step of calculating the open circuit voltage corresponding to the current charge rate of the capacity type battery based on the open circuit voltage characteristic of the capacity type battery, and
(d)前記パワー型電池パックの中心充電率に対応する当該パワー型電池パックのトータルの開放電圧を算出するステップと、 (D) A step of calculating the total open circuit voltage of the power type battery pack corresponding to the central charge rate of the power type battery pack, and
(e)電子制御装置に予め設定しておいた目標抵抗と目標キャパシタンスの値に基づき、DCDCコンバータの出力電圧を算出するステップと、 (E) A step of calculating the output voltage of the DCDC converter based on the values of the target resistance and the target capacitance preset in the electronic control device, and
(f)前記(e)ステップにおいて算出した出力電圧に基づき、前記DCDCコンバータのコントローラに指令電圧を送信するステップと、 (F) A step of transmitting a command voltage to the controller of the DCDC converter based on the output voltage calculated in the step (e).
を有することを特徴とする複合蓄電システムの制御方法。 A control method for a combined power storage system, characterized in that it has.
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