JP7447748B2 - Battery control method and control device - Google Patents

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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Description

本発明は電池の制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to a battery control method and control device.

電池(二次電池)はその使用状況に応じて放電又は充電されるが、電池の劣化を抑えるべく、過充電、過放電にならないようにする必要がある。そのため、電池のSOC(満充電容量に対する残容量の割合)を例えば30%から70%の範囲に制限することが行なわれている。 Batteries (secondary batteries) are discharged or charged depending on the usage conditions, but in order to suppress battery deterioration, it is necessary to prevent overcharging and overdischarging. Therefore, the SOC (ratio of remaining capacity to full charge capacity) of the battery is limited to, for example, a range of 30% to 70%.

複数のセルを直列に接続してなる電池にあっては、各セルの充電状態が時間の経過と共に個々に変化して、セル間でばらつきを生ずる。充電容量が小さいセルは、電池が放電するとき先に放電終止電圧に達するため、他のセルに余力があってもその時点で放電を停止して充電サイクルに移行する必要がある。一方、充電容量が大きいセルは、電池を充電するとき先に充電終止電圧に達するため、他のセルに充電の余地があってもその時点で充電を停止する必要がある。 In a battery formed by connecting a plurality of cells in series, the state of charge of each cell changes individually over time, causing variations among the cells. Cells with a small charging capacity reach the end-of-discharge voltage first when the battery discharges, so it is necessary to stop discharging at that point and move on to a charging cycle even if other cells have surplus capacity. On the other hand, since a cell with a large charging capacity reaches the end-of-charge voltage first when charging the battery, it is necessary to stop charging at that point even if there is room for charging other cells.

特許文献1には、直列接続された複数のセル間の電圧をバランスさせるために、各セルの電圧を検出して高電圧セルと低電圧セルを特定し、高電圧セルから低電圧セルに電荷を移動させることが記載されている。 Patent Document 1 discloses that in order to balance the voltage between a plurality of cells connected in series, the voltage of each cell is detected, high voltage cells and low voltage cells are identified, and charge is transferred from the high voltage cell to the low voltage cell. It is stated that it can be moved.

特許文献2には、複数のセルを直列に接続してなる電池を冷却するためのファン又はペルチェ素子を備え、SOCが高いセルからファン又はペルチェ素子に通電して、電池の冷却及びセルバランスをすることが記載されている。 Patent Document 2 discloses that a battery formed by connecting a plurality of cells in series is equipped with a fan or a Peltier element for cooling the battery, and the fan or the Peltier element is supplied with electricity from the cell with a higher SOC to cool the battery and balance the cells. It is stated that

特開2013-70486号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-70486 特開2015-119605号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-119605

電池の実効容量を大きくする観点からはセルバランスを適宜実施することが好ましい。しかし、その一方で、電池においては、一部のセルの温度が電池反応に伴う自己発熱によって他のセルよりも上昇していくことがある。その場合、当該セルの劣化が早期に進むことによって電池全体の寿命が短くなってしまう。特許文献2のように、SOCが高いセルを電池の冷却に利用することは電池寿命を延ばす一つの対策であるが、電池全体を冷却することは効率的でなく、また、大きな電力を必要とする。 From the viewpoint of increasing the effective capacity of the battery, it is preferable to perform cell balancing as appropriate. However, on the other hand, in a battery, the temperature of some cells may rise more than other cells due to self-heating caused by battery reactions. In that case, the cell deteriorates quickly, shortening the life of the entire battery. As in Patent Document 2, using cells with a high SOC to cool the battery is one way to extend battery life, but cooling the entire battery is not efficient and requires a large amount of power. do.

そこで、本発明は、できるだけ少ない電力でセルの温度上昇に伴う電池の劣化に対策しつつ、セルバランスを実行することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to perform cell balancing while using as little power as possible to counter battery deterioration due to cell temperature rise.

本発明は、上記課題を解決するために、SOCが高いセルの余分な電力を利用して、温度が高くなったセルのみを冷却し、その余分な電力の残りでセルバランスを行なう。 In order to solve the above problem, the present invention utilizes the extra power of cells with a high SOC to cool only the cells whose temperature has become high, and performs cell balance with the remainder of the extra power.

ここに開示する電池の制御方法は、並設された複数の充放電可能なセルを直列に接続してなる電池の制御方法であって、
上記複数のセルの相隣るセル間に、通電によってその一方のセルから他方のセルに熱を移動させるペルチェ素子を備えていて、
上記複数のセル各々のSOC又は電圧を検出するステップと、
上記複数のセル各々の温度を検出するステップと、
上記複数のセルのSOC又は電圧にばらつきがあり、且つ上記複数のセルのなかに温度が所定の閾値を越える高温セルがあるときに、該高温セルからその隣の温度が相対的に低い低温セルに熱を移動させるべく、上記SOC又は電圧が最も高いセルから上記高温セルと上記低温セルの間の上記ペルチェ素子に通電するステップと、
上記ペルチェ素子への通電ステップの後に、上記SOC又は電圧が最も高いセルの電荷を当該電池の各セルに再分配するステップとを備えていることを特徴とする。
The battery control method disclosed herein is a battery control method in which a plurality of parallelly arranged chargeable and dischargeable cells are connected in series, and includes:
A Peltier element is provided between adjacent cells of the plurality of cells, which transfers heat from one cell to the other cell by energization,
Detecting the SOC or voltage of each of the plurality of cells;
detecting the temperature of each of the plurality of cells;
When there are variations in the SOC or voltage of the plurality of cells and there is a high temperature cell among the plurality of cells whose temperature exceeds a predetermined threshold, a low temperature cell whose temperature is relatively low next to the high temperature cell energizing the Peltier element between the high temperature cell and the low temperature cell from the cell with the highest SOC or voltage to transfer heat to;
After the step of energizing the Peltier element, the battery is characterized by a step of redistributing the charge of the cell with the highest SOC or voltage to each cell of the battery.

また、ここに開示する電池の制御装置は、並設された複数の充放電可能なセルを直列に接続してなる電池の制御装置であって、
上記複数のセルの相隣るセルの間に設けられ、通電によってその一方のセルから他方のセルに熱を移動させるペルチェ素子と、
上記複数のセルのうちの上記SOC又は電圧が最も高いセルの電荷を当該電池の各セルに再分配するセルバランシング回路と、
上記複数のセルのうちの上記SOC又は電圧が最も高いセルの電荷を上記ペルチェ素子に流して上記熱の移動をさせる熱移動回路と、
上記複数のセル各々のSOC又は電圧、並びに温度を検出し、上記複数のセルのSOC又は電圧にばらつきがあり、且つ上記複数のセルのなかに温度が所定の閾値を越える高温セルがあるときに、該高温セルから隣接する温度が相対的に低い低温セルに当該両セル間の上記ペルチェ素子を介して熱が移動するように、上記SOC又は電圧が最も高いセルと当該ペルチェ素子を上記熱移動回路に接続して、上記高温セルの温度を低下させる処理を実行した後に、上記電荷の再分配が行なわれるように、上記SOC又は電圧が最も高いセルを上記セルバランシング回路に接続するコントローラとを備えていることを特徴とする。
Further, the battery control device disclosed herein is a battery control device formed by connecting a plurality of chargeable/dischargeable cells arranged in parallel in series,
a Peltier element that is provided between adjacent cells of the plurality of cells and that transfers heat from one cell to the other cell when energized;
A cell balancing circuit that redistributes the charge of the cell with the highest SOC or voltage among the plurality of cells to each cell of the battery;
A heat transfer circuit that causes the charge of the cell with the highest SOC or voltage among the plurality of cells to flow through the Peltier element to transfer the heat;
The SOC or voltage and temperature of each of the plurality of cells are detected, and when there are variations in the SOC or voltage of the plurality of cells and there is a high temperature cell among the plurality of cells whose temperature exceeds a predetermined threshold. , the heat is transferred between the cell with the highest SOC or voltage and the Peltier element so that heat is transferred from the high temperature cell to the adjacent low temperature cell whose temperature is relatively low via the Peltier element between both cells. a controller that connects the cell with the highest SOC or voltage to the cell balancing circuit so that the charge redistribution occurs after performing the process of lowering the temperature of the high temperature cell; It is characterized by having

このような制御方法又は制御装置によれば、SOC又は電圧が最も高いセルから、閾値を越える高温セルを冷却するペルチェ素子のみに通電するから、当該高温セルを少ない電力で冷却して電池全体の寿命を延ばすことができる。そうして、当該高温セルの冷却処理を実行した後に、当該SOC又は電圧が最も高いセルの電荷を各セルに再分配するから、このセルバランスによって電池の実効容量を高めることができる。ここに、上記ペルチェ素子への通電は、パッシブ(放電式)バランシングとなり、上記電荷の再分配はアクティブバランシングとなる。従って、本発明では、この両者によって、セルバランスが行なわれることになる。 According to such a control method or control device, electricity is applied from the cell with the highest SOC or voltage only to the Peltier element that cools the high-temperature cell that exceeds the threshold, so the high-temperature cell is cooled with less power and the entire battery is It can extend the lifespan. Then, after cooling the high-temperature cell, the charge of the cell with the highest SOC or voltage is redistributed to each cell, so this cell balance can increase the effective capacity of the battery. Here, the energization to the Peltier element becomes passive (discharge type) balancing, and the redistribution of the charge becomes active balancing. Therefore, in the present invention, cell balancing is performed by both.

上記制御方法及び制御装置の一実施形態では、各セルの温度をセンサによって検出し、その検出温度に、上記電荷の再分配を行なったときの各セルの発熱によって上昇すると見込まれる温度上昇量を加味して各セルの温度を求める。 In one embodiment of the control method and control device, the temperature of each cell is detected by a sensor, and the amount of temperature increase expected to increase due to heat generation of each cell when the charge is redistributed is added to the detected temperature. Taking this into consideration, determine the temperature of each cell.

これによれば、セルの温度上昇による劣化を確実に抑えるうえで有利になる。 This is advantageous in reliably suppressing deterioration of the cell due to temperature rise.

上記制御方法及び制御装置の一実施形態では、上記SOC又は電圧が最も高いセルの温度が所定値以下であるときは、該セルから上記ペルチェ素子への通電及び上記電荷の再分配を禁止する。 In one embodiment of the control method and control device, when the temperature of the cell with the highest SOC or voltage is below a predetermined value, energization from the cell to the Peltier element and redistribution of the charge are prohibited.

セルの温度が低いときはその内部抵抗が大きくなるため、ペルチェ素子への通電及び電荷の再分配のための電力消費量が増大する。エネルギー効率の悪化を避けるべく、ペルチェ素子への通電及び電荷の再分配を禁止する趣旨である。 When the temperature of the cell is low, its internal resistance increases, so power consumption for energizing the Peltier element and redistributing charge increases. The purpose is to prohibit energization of the Peltier element and redistribution of charge in order to avoid deterioration of energy efficiency.

上記制御方法及び制御装置の一実施形態では、上記ペルチェ素子への通電及び上記電荷の再分配の禁止は、上記SOC又は電圧が最も高いセルの当該SOC又は電圧が所定値以下であり、且つ上記SOC又は電圧が最も低いセルの当該SOC又は電圧が所定値以上であることを条件とする。 In one embodiment of the control method and control device, the prohibition of energization of the Peltier device and redistribution of the charge is performed when the SOC or voltage of the cell with the highest SOC or voltage is below a predetermined value, and the above-mentioned The condition is that the SOC or voltage of the cell with the lowest SOC or voltage is equal to or higher than a predetermined value.

すなわち、SOC又は電圧が過度に高いセルがあるとき、又はSOC又は電圧が過度に高いセルがあるときは、上記セルの温度に基づくペルチェ素子への通電及び電荷の再分配の禁止をしない。 That is, when there is a cell with an excessively high SOC or voltage, or when there is a cell with an excessively high SOC or voltage, energization to the Peltier element and charge redistribution based on the temperature of the cell are not prohibited.

SOC又は電圧が過度に高いセルがあるときは、外部エネルギーを当該電池に電力として蓄えようとしても、当該セルのためにすぐに容量オーバーとなって、蓄積できないエネルギーが無駄になる。例えば、当該電池が車両を駆動するモータへの電力の供給に使用される場合、その車両の走行状態の変化に伴ってそのモータを発電機として用いる回生運転にしたとき、すぐに容量オーバーとなって回生運転をすることができなくなる。この場合、回生運転をすることができないことによるエネルギー損失と、セル温度が低い状態(内部抵抗が大きい状態)での電力移動によるエネルギー損失を比べると、前者の方が損失が大きいのが通常である。 When there is a cell with an excessively high SOC or voltage, even if an attempt is made to store external energy in the battery as electric power, the capacity of the cell will soon be exceeded, and the energy that cannot be stored will be wasted. For example, if the battery is used to supply power to a motor that drives a vehicle, when the motor is put into regenerative operation as a generator due to a change in the vehicle's driving conditions, the battery will quickly exceed its capacity. regenerative operation becomes impossible. In this case, when comparing the energy loss due to the inability to perform regenerative operation with the energy loss due to power transfer when the cell temperature is low (internal resistance is high), the former usually has a larger loss. be.

そこで、SOC又は電圧が過度に高いセルがあるときは、そのセルの温度の如何に拘わらず、充電枠の確保を優先するべくペルチェ素子への通電及び電荷の再分配を実行することができるようにする。 Therefore, if there is a cell with an excessively high SOC or voltage, it is possible to energize the Peltier element and redistribute the charge in order to prioritize securing a charging slot, regardless of the temperature of that cell. Make it.

また、SOC又は電圧が過度に低いセルがあるときは、他のセルに放電の余力があっても、電池からの放電することができなくなる。そこで、上記電荷の再分配を可能にすることで、放電余力がある他のセルを利用して電池の放電状態を可能な限り維持できるようにする。 Further, if there is a cell with an excessively low SOC or voltage, the battery cannot be discharged even if other cells have discharge capacity. Therefore, by enabling the redistribution of the charge, it is possible to maintain the discharged state of the battery as much as possible by using other cells that have discharge capacity.

上記制御方法及び制御装置の一実施形態では、上記電池は車両を駆動するモータへの電力の供給に使用され、
上記車両の上記モータを含むパワートレインの作動及びその停止を操作するスイッチがオフであるときとオンであるときの上記セルの温度に係る上記閾値が相違し、オフであるときの閾値がオンであるときの閾値よりも高い。
In one embodiment of the control method and control device, the battery is used to supply power to a motor that drives a vehicle,
The threshold value related to the temperature of the cell when the switch for operating and stopping the power train including the motor of the vehicle is off and on is different, and the threshold value when it is off is different from the threshold value when it is on. higher than the threshold at some point.

車両走行中は、電池が高負荷で使われてセルが高温になる(劣化が進む)可能性がある。そこで、これを避けるべく、上記スイッチのオン時にはペルチェ素子による冷却のための上記閾値を低くするものである。一方、車両を走行させないときは、セルの温度が高くなる可能性は低く、かえって自然放冷によって温度が低下することが見込まれる。そこで、上記閾値を高くすることで、電力移動(ペルチェ素子への通電)をできるだけ避けて、電力消費を抑えるものである。 While the vehicle is running, the battery is used under a high load and the cell may become hot (progressing deterioration). Therefore, in order to avoid this, the threshold value for cooling by the Peltier element is lowered when the switch is turned on. On the other hand, when the vehicle is not running, there is a low possibility that the temperature of the cell will increase, and it is expected that the temperature will decrease due to natural cooling. Therefore, by increasing the threshold value, power transfer (energization to the Peltier element) is avoided as much as possible, and power consumption is suppressed.

上記制御方法及び制御装置の一実施形態では、上記高温セルの温度に基づいて該セルの冷却要求度が高いか低いかを判定し、
上記冷却要求度が高いときは、上記高温セルの両側の低温セル各々と上記高温セルの間の上記ペルチェ素子に通電し、上記冷却要求度が低いときは上記高温セルの両側の低温セルのうちの温度が低い方の低温セルと上記高温セルの間の上記ペルチェ素子に通電する。
In one embodiment of the control method and control device, it is determined whether the degree of cooling requirement of the high temperature cell is high or low based on the temperature of the high temperature cell;
When the degree of cooling demand is high, electricity is applied to each of the low-temperature cells on both sides of the high-temperature cell and the Peltier element between the high-temperature cells, and when the degree of cooling demand is low, the low-temperature cells on both sides of the high-temperature cell are energized. The Peltier element between the low temperature cell whose temperature is lower and the high temperature cell is energized.

ペルチェ素子による熱移動は、セル間の温度差が大きいほど効率が良くなるが、セルの急冷を要するときは、効率よりも、セルの速やかな冷却を優先する趣旨である。 Heat transfer by the Peltier element becomes more efficient as the temperature difference between cells increases, but when rapid cooling of the cells is required, priority is given to rapid cooling of the cells over efficiency.

本発明によれば、SOC又は電圧が最も高いセルの電力を用いて、高温になったセルを特定してセル間のペルチェ素子による冷却を行ない、そのSOC又は電圧が最も高いセルの電荷を各セルに再分配するから、最小の電力でセルの冷却を行ないつつ、セルバランスを効率良く進めることができる、すなわち、電池の劣化防止及び電池の実効容量を向上を効率良く行なうことができる。 According to the present invention, a high temperature cell is identified using the power of the cell with the highest SOC or voltage, cooling is performed by a Peltier element between the cells, and the charge of the cell with the highest SOC or voltage is reduced to each cell. Since the power is redistributed to the cells, it is possible to efficiently balance the cells while cooling the cells with the minimum amount of power. That is, it is possible to efficiently prevent battery deterioration and improve the effective capacity of the battery.

電池を搭載する車両の要部の構成図。A configuration diagram of main parts of a vehicle equipped with a battery. 電池のファンによる冷却構造を示す概略平面図。FIG. 3 is a schematic plan view showing a cooling structure using a battery fan. 電池モジュールの一部を示す正面図。FIG. 3 is a front view showing a part of the battery module. セルバランシング・熱移動の回路図。Cell balancing/heat transfer circuit diagram. セルバランシング・熱移動に制御系を示す図。A diagram showing a control system for cell balancing and heat transfer. セルバランシング・熱移動の制御フロー図。Control flow diagram for cell balancing and heat transfer.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on drawing. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its applications, or its uses.

<電池を搭載する車両>
図1に例示の車両1はいわゆるハイブリッド車である。車両1には、エンジン2、電動発電機3、電池4、PCM5などが搭載されている。電動発電機3は、インバータ20、モータ30などで構成されている。エンジン2は、燃料を燃焼することによって車両1の動力を発生させる周知の内燃機関である。エンジン2のクランクシャフト2aは、クラッチ6を介してモータ30の回転軸30aに連結されている。モータ30の回転軸30aは、トランスミッション7及びデファレンシャルギア8を介して、車両1の駆動輪1aに接続されている。エンジン2、電動発電機3、クラッチ6、トランスミッション7及びデファレンシャルギア8が車両1のパワートレインを構成している。
<Vehicles equipped with batteries>
The vehicle 1 illustrated in FIG. 1 is a so-called hybrid vehicle. The vehicle 1 is equipped with an engine 2, a motor generator 3, a battery 4, a PCM 5, and the like. The motor generator 3 includes an inverter 20, a motor 30, and the like. Engine 2 is a well-known internal combustion engine that generates power for vehicle 1 by burning fuel. A crankshaft 2a of the engine 2 is connected to a rotating shaft 30a of a motor 30 via a clutch 6. A rotating shaft 30a of the motor 30 is connected to a drive wheel 1a of the vehicle 1 via a transmission 7 and a differential gear 8. The engine 2, motor generator 3, clutch 6, transmission 7, and differential gear 8 constitute a power train of the vehicle 1.

クラッチ6を連結した状態で、エンジン2を作動させると、車両1をエンジン2によって駆動する(走行させる)ことができる。クラッチ6を切り離した状態で、モータ30を作動させると、車両1をモータ30によって駆動することができる。クラッチ6を連結した状態で、エンジン2及びモータ30を作動させると、車両1をエンジン2とモータ30の双方で駆動することができる。 When the engine 2 is operated with the clutch 6 engaged, the vehicle 1 can be driven (run) by the engine 2. When the motor 30 is operated with the clutch 6 disengaged, the vehicle 1 can be driven by the motor 30. When the engine 2 and the motor 30 are operated with the clutch 6 engaged, the vehicle 1 can be driven by both the engine 2 and the motor 30.

車両1の制動時に、クラッチ6を切り離した状態にすることで、駆動輪1aの回転力でモータ30を回転させることができる。それにより、モータ30を発電機として機能させ、運動エネルギーを電気エネルギーとして電池4に回収することもできる。この車両1はパラレル式ハイブリッド車である。 By disengaging the clutch 6 when braking the vehicle 1, the motor 30 can be rotated by the rotational force of the drive wheels 1a. Thereby, the motor 30 can function as a generator, and kinetic energy can be recovered to the battery 4 as electrical energy. This vehicle 1 is a parallel hybrid vehicle.

電池4は充放電が可能な二次電池である。電池4はインバータ20を介してモータ30と電気的に接続(以下、単に接続ともいう)されている。インバータ20は直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ20はモータ30の作動を制御する。 The battery 4 is a rechargeable battery that can be charged and discharged. The battery 4 is electrically connected (hereinafter also simply referred to as connection) to a motor 30 via an inverter 20. The inverter 20 converts DC power into AC power and outputs it. Inverter 20 controls the operation of motor 30.

PCM5は、パワートレイン制御モジュールであり、エンジン2、インバータ20などと接続されている。PCM5には、パワートレインの制御のために、エンジン2やモータ30の運転状態を検出する各種のセンサが接続されている。 PCM 5 is a power train control module, and is connected to engine 2, inverter 20, and the like. Various sensors are connected to the PCM 5 to detect the operating states of the engine 2 and motor 30 in order to control the power train.

<電池全体の冷却装置>
図2に示すように、電池4は、電池モジュール51乃至59と、該各電池モジュール51乃至59を内部に収容するとともに、車両1の図示しないフロアパネルの車両前後方向略中央部に固定された電池ケース60とを有している。
<Cooling device for the entire battery>
As shown in FIG. 2, the battery 4 includes battery modules 51 to 59, and each of the battery modules 51 to 59 is accommodated therein, and is fixed to a substantially central portion of a floor panel (not shown) of the vehicle 1 in the longitudinal direction of the vehicle. It has a battery case 60.

電池モジュール51乃至59各々には、各々の温度を検出するためのモジュール温度センサ61及びそれぞれの電圧を検出するためのモジュール電圧センサ62が付設されている。電池モジュール51乃至59は直列に接続されており、一つの電池モジュール57に、各電池モジュール51乃至59に流れる電流値を検出するためのモジュール電流センサ63が付設されている。 Each of the battery modules 51 to 59 is attached with a module temperature sensor 61 for detecting the respective temperature and a module voltage sensor 62 for detecting the respective voltage. The battery modules 51 to 59 are connected in series, and one battery module 57 is provided with a module current sensor 63 for detecting the current value flowing through each battery module 51 to 59.

電池ケース60は、内部に収容空間60aを有する直方体状に形成されていて、その長手方向を車幅方向に一致させ且つ高さ方向を上下方向に一致させた状態で配設されている。 The battery case 60 is formed in the shape of a rectangular parallelepiped with a housing space 60a inside, and is arranged with its longitudinal direction aligned with the vehicle width direction and its height direction aligned with the vertical direction.

電池モジュール51乃至59は、車両前後方向に並ぶ3つの電池モジュール51乃至53からなる第1モジュール列90、同様に並ぶ3つの電池モジュール54乃至56からなる第2モジュール列91、並びに同様に並ぶ3つの電池モジュール57乃至59からなる第3モジュール列92の3列になっている。この3列は車幅方向に並んでいる。 The battery modules 51 to 59 are arranged in a first module row 90 consisting of three battery modules 51 to 53 arranged in the longitudinal direction of the vehicle, a second module row 91 consisting of three battery modules 54 to 56 arranged in the same manner, and three battery modules arranged in the same manner. There are three rows of third module rows 92 consisting of three battery modules 57 to 59. These three rows are lined up in the vehicle width direction.

電池ケース60の車両前側面60bには、後述の冷却ファン65の駆動により該電池ケース60内に空気を導入する3つの空気取込口70乃至72が形成されている。電池ケース60の車両後側面60cには、空気取込口70乃至72から該ケース60内に取り込まれた空気を排出する3つの空気排出口73乃至75が形成されている。 Three air intake ports 70 to 72 are formed in the vehicle front side surface 60b of the battery case 60 to introduce air into the battery case 60 by driving a cooling fan 65, which will be described later. Three air exhaust ports 73 to 75 are formed on the vehicle rear side surface 60c of the battery case 60 to discharge air taken into the case 60 from the air intake ports 70 to 72.

空気取込口70乃至72各々はモジュール列90乃至92各々と前後に相対するように配設されている。同様に、空気排出口73乃至75各々もモジュール列90乃至92各々と前後に相対するように配設されている。 Each of the air intake ports 70 to 72 is arranged to face each of the module rows 90 to 92 in the front and back. Similarly, each of the air exhaust ports 73 to 75 is arranged to face each of the module rows 90 to 92 in the front and back.

空気取込口70乃至72各々には、上下にスライドして該取込口70乃至72を開閉するシャッター80乃至82が設けられている。空気排出口73乃至75各々には、上下にスライドして該排出口73乃至75を開閉するシャッター83乃至85が設けられている。シャッター80乃至85は、モータによって駆動されるものであり、電池ケース60に収容された電池コントローラ64により作動が制御される。 Each of the air intake ports 70 to 72 is provided with shutters 80 to 82 that slide up and down to open and close the air intake ports 70 to 72. Each of the air outlets 73 to 75 is provided with shutters 83 to 85 that slide up and down to open and close the air outlets 73 to 75. The shutters 80 to 85 are driven by motors, and their operation is controlled by a battery controller 64 housed in the battery case 60.

電池ケース60の車両前側面60bには、空気取込口70乃至72に空気を導くための空気導入ダクト76が接続されている。電池ケース60の車両後側面60cには上記3つの空気排出口73乃至75から排出された空気を車両後方へ導く空気排出ダクト77が接続されている。空気排出ダクト77には、電池ケース60内に空気を導くための冷却ファン65が設けられている。冷却ファン65は電池コントローラ64によって作動が制御される。 An air introduction duct 76 for guiding air to the air intake ports 70 to 72 is connected to the vehicle front side surface 60b of the battery case 60. An air exhaust duct 77 is connected to the vehicle rear side surface 60c of the battery case 60 for guiding air discharged from the three air exhaust ports 73 to 75 to the rear of the vehicle. The air exhaust duct 77 is provided with a cooling fan 65 for guiding air into the battery case 60. The operation of the cooling fan 65 is controlled by the battery controller 64.

<電池モジュールの構造>
図3に示すように、電池モジュール51乃至59各々は、複数の充放電可能な角型セル11とペルチェ素子12をモジュールケース10に収容してなる。複数のセル11は、面積が最も広い前面と後面が相対するように並設されていて、直列に接続されている。ペルチェ素子12は、相対するセラミック板の間に複数のn型半導体、複数の金属及び複数のP型半導体を組み合わせて介装したものである。
<Battery module structure>
As shown in FIG. 3, each of the battery modules 51 to 59 includes a plurality of chargeable and dischargeable square cells 11 and a Peltier element 12 housed in a module case 10. The plurality of cells 11 are arranged in parallel so that the front surface and the rear surface, which have the largest area, face each other, and are connected in series. The Peltier element 12 is a combination of a plurality of n-type semiconductors, a plurality of metals, and a plurality of p-type semiconductors interposed between opposing ceramic plates.

ペルチェ素子12は、相隣るセル11の間に介装され、片側のセラミック板が一方のセル11の前面に、反対側のセラミック板が他方のセル11の後面にそれぞれ接している。ペルチェ素子12は、一方向への通電によって、片側のセラミック板が吸熱面に、反対側のセラミック板が放熱面となり、他方向への通電によって、片側のセラミック板が放熱面に、反対側のセラミック板が吸熱面となる。 The Peltier element 12 is interposed between adjacent cells 11, with a ceramic plate on one side in contact with the front surface of one cell 11, and a ceramic plate on the opposite side in contact with the rear surface of the other cell 11, respectively. When the Peltier element 12 is energized in one direction, the ceramic plate on one side becomes a heat-absorbing surface and the ceramic plate on the other side becomes a heat-radiating surface, and when energized in the other direction, the ceramic plate on one side becomes a heat-radiating surface and the ceramic plate on the other side becomes a heat-radiating surface. The ceramic plate becomes the heat absorbing surface.

<セルアクティブバランシング・冷却回路>
電池コントローラ64は、図4に示すバランシング・熱移動回路40によって電池モジュール51乃至59各々のセル11のバランシング及びペルチェ素子12によるセル11の冷却を行なう。端的に言えば、セルバランシング回路の電力取出回路を利用して、高SOCセルの余剰エネルギーをペルチェ素子12によるセル11の冷却に用いるものである。回路40は、電池モジュール51乃至59各々(以下では、総称して「電池モジュールM」という。)に設けられている。
<Cell active balancing/cooling circuit>
The battery controller 64 performs balancing of the cells 11 of each of the battery modules 51 to 59 using the balancing/heat transfer circuit 40 shown in FIG. 4 and cooling of the cells 11 using the Peltier element 12. To put it simply, the surplus energy of the high SOC cell is used for cooling the cell 11 by the Peltier element 12 by utilizing the power extraction circuit of the cell balancing circuit. The circuit 40 is provided in each of the battery modules 51 to 59 (hereinafter collectively referred to as "battery module M").

本例の回路40は、トランス方式のセルバランシング回路41に熱移動回路42を追加してなる。セルバランシング回路41は、1つのトランス43と、トランス43の1次コイル43aの一端に設けた1次コイルスイッチSW1と、トランス43の2次コイル43bの一端に設けた2次コイルスイッチSW2と、1次コイル切換回路44を備えている。スイッチSW1,SW2は、例えば、MOSFET等の半導体スイッチであって、電池コントローラ64からの信号によってオンオフ動作が制御される。 The circuit 40 of this example is formed by adding a heat transfer circuit 42 to a transformer type cell balancing circuit 41. The cell balancing circuit 41 includes one transformer 43, a primary coil switch SW1 provided at one end of the primary coil 43a of the transformer 43, a secondary coil switch SW2 provided at one end of the secondary coil 43b of the transformer 43, A primary coil switching circuit 44 is provided. The switches SW1 and SW2 are, for example, semiconductor switches such as MOSFETs, and their on/off operations are controlled by signals from the battery controller 64.

トランス43の1次コイル43aは、電池モジュールMの選択された一つのセル(高SOCセル)11の正極と負極に接続される。1次コイル43aに対するセル11の択一的接続は1次コイル切換回路44によって行なう。すなわち、1次コイル切換回路44は、1次コイルスイッチSW1を介して1次コイル43aを接続するセル11を択一的に切り換える回路であり、電池コントローラ64からの信号によって動作が制御される。トランス43の2次コイル43bは、2次コイルスイッチSW2及び切換スイッチSW3を介して電池モジュールMの正極と負極に接続されている。 The primary coil 43a of the transformer 43 is connected to the positive and negative electrodes of a selected cell (high SOC cell) 11 of the battery module M. Alternative connection of the cell 11 to the primary coil 43a is performed by a primary coil switching circuit 44. That is, the primary coil switching circuit 44 is a circuit that selectively switches the cell 11 to which the primary coil 43a is connected via the primary coil switch SW1, and its operation is controlled by a signal from the battery controller 64. The secondary coil 43b of the transformer 43 is connected to the positive and negative electrodes of the battery module M via a secondary coil switch SW2 and a changeover switch SW3.

切換スイッチSW3は、トランス43の2次コイル43bの接続をセルバランシング回路41と熱移動回路42との間で択一的に切り換えるスイッチである。 The changeover switch SW3 is a switch that selectively switches the connection of the secondary coil 43b of the transformer 43 between the cell balancing circuit 41 and the heat transfer circuit 42.

熱移動回路42は、トランス43の2次コイル43bから通電するペルチェ素子12を択一的に切り換える2次コイル切換回路45と、2次コイル43bからペルチェ素子12への通電方向を切り換える通電方向切換回路46を備えている。2次コイル切換回路45は、2次コイルスイッチSW2を介して2次コイル43bを接続するペルチェ素子12を択一的に切り換える回路であり、電池コントローラ64からの信号によって動作が制御される。通電方向切換回路46は、通電方向を切り換えるための2つの連動スイッチSW4,SW5を備えたものであり、各ペルチェ素子12に設けられている。連動スイッチSW4,SW5はコントローラ64からの信号によって動作が制御される。 The heat transfer circuit 42 includes a secondary coil switching circuit 45 that selectively switches which Peltier element 12 is energized from the secondary coil 43b of the transformer 43, and an energization direction switching circuit that switches the direction of energization from the secondary coil 43b to the Peltier element 12. A circuit 46 is provided. The secondary coil switching circuit 45 is a circuit that selectively switches the Peltier element 12 connected to the secondary coil 43b via the secondary coil switch SW2, and its operation is controlled by a signal from the battery controller 64. The energization direction switching circuit 46 includes two interlocking switches SW4 and SW5 for switching the energization direction, and is provided in each Peltier element 12. The operation of the interlocking switches SW4 and SW5 is controlled by a signal from the controller 64.

熱移動回路42は、トランス43の1次コイル43aを電池モジュールMのセル(高SOCセル)11に1次コイル切換回路44によって択一的に接続する回路と、トランス43の2次コイル43bをセル間のペルチェ素子12に2次コイル切換回路45によって択一的に接続する回路によって構成されているということができる。 The heat transfer circuit 42 includes a circuit that selectively connects the primary coil 43a of the transformer 43 to the cell (high SOC cell) 11 of the battery module M by a primary coil switching circuit 44, and a circuit that connects the secondary coil 43b of the transformer 43 to the cell (high SOC cell) 11 of the battery module M. It can be said that the secondary coil switching circuit 45 is configured by a circuit that is selectively connected to the Peltier element 12 between the cells by the secondary coil switching circuit 45.

上記バランシング・熱移動回路40において、トランス43の1次コイル43aを特定のセル(高SOCセル)11に接続し、その2次コイル43bを切換スイッチSW3によって鎖線で示すようにセルバランシング回路41に接続すると、セルバランシングを行なうことができる。すなわち、次のとおりである。 In the balancing/heat transfer circuit 40, the primary coil 43a of the transformer 43 is connected to a specific cell (high SOC cell) 11, and the secondary coil 43b is connected to the cell balancing circuit 41 by the changeover switch SW3 as shown by the chain line. When connected, cell balancing can be performed. That is, as follows.

1次コイルスイッチSW1と2次コイルスイッチSW2を交互にオンにする。1次コイルスイッチSW1がオン(2次コイルスイッチSW2はオフ)のときには、特定のセル11からトランス43の1次コイル43aに電流A1が流れて、トランス43のコアが磁化される。2次コイルスイッチSW2がオン(1次コイルスイッチSW1はオフ)になると、磁化したトランス43のコアによって2次コイル43bに誘導電流を生じ、その誘導電流が矢符A2のように電池モジュールMに流れる。 The primary coil switch SW1 and the secondary coil switch SW2 are turned on alternately. When the primary coil switch SW1 is on (the secondary coil switch SW2 is off), a current A1 flows from the specific cell 11 to the primary coil 43a of the transformer 43, and the core of the transformer 43 is magnetized. When the secondary coil switch SW2 is turned on (the primary coil switch SW1 is turned off), an induced current is generated in the secondary coil 43b by the magnetized core of the transformer 43, and the induced current flows into the battery module M as shown by arrow A2. flows.

これにより、特定のセル11から電池モジュールMの全てのセル11に対して電荷が再分配される。スイッチSW1とスイッチSW2を交互にオンにする時間をコントロールすることにより、セル11のアクティブバランシングが達成される。 Thereby, charge is redistributed from the specific cell 11 to all the cells 11 of the battery module M. Active balancing of the cells 11 is achieved by controlling the times during which switches SW1 and SW2 are alternately turned on.

次にトランス43の2次コイル43bを切換スイッチSW3によって実線で示すように熱移動回路42に接続すると、隣り合うセル11間でペルチェ素子12を介して熱移動を行なうことができる。すなわち、次のとおりである。通電方向切換回路46の連動スイッチSW4,SW5が図4に実線で示す状態にあるときは、スイッチSW1とスイッチSW2の交互オンにより、トランス43の2次コイル43bで生ずる誘導電流が矢符A3のようにペルチェ素子12に流れる。これにより、当該ペルチェ素子12を挟んで隣り合う一方のセル11から他方のセル11に熱が移動する。この場合、一方のセル11が冷却され、他方のセル11が加熱される。 Next, when the secondary coil 43b of the transformer 43 is connected to the heat transfer circuit 42 as shown by the solid line by the changeover switch SW3, heat can be transferred between adjacent cells 11 via the Peltier element 12. That is, as follows. When the interlocking switches SW4 and SW5 of the energization direction switching circuit 46 are in the state shown by the solid line in FIG. The current flows to the Peltier element 12 as shown in FIG. As a result, heat moves from one cell 11 to the other cell 11 adjacent to each other with the Peltier element 12 in between. In this case, one cell 11 is cooled and the other cell 11 is heated.

通電方向切換回路46の連動スイッチSW4,SW5を図4に鎖線で示すように切り換えると、トランス43の2次コイル43bで生ずる誘導電流が矢符A4のようにペルチェ素子12に対して逆方向に流れる。これにより、当該ペルチェ素子12を挟んで隣り合う他方のセル11から一方のセル11に熱が移動する。すなわち、一方のセル11が加熱され、他方のセル11が冷却される。 When the interlocking switches SW4 and SW5 of the energization direction switching circuit 46 are switched as shown by the chain lines in FIG. flows. As a result, heat moves from the other cell 11 to one cell 11 adjacent to each other with the Peltier element 12 in between. That is, one cell 11 is heated and the other cell 11 is cooled.

<電池コントローラによる電池のセルバランス・セル冷却制御>
図5に示すように、電池コントローラ64によるセルバランシング及びセル冷却の制御のために、セル電圧検出回路47、セル温度検出回路48、運転スイッチ49、電池モジュールMの内部抵抗検出手段が電池コントローラ64に接続されている。
<Battery cell balance and cell cooling control by battery controller>
As shown in FIG. 5, in order to control cell balancing and cell cooling by the battery controller 64, the cell voltage detection circuit 47, the cell temperature detection circuit 48, the operation switch 49, and the internal resistance detection means of the battery module M are connected to the battery controller 64. It is connected to the.

セル電圧検出回路47は、直列接続された複数のセル11各々のノードと複数の電圧線で接続され、隣接する2本の電圧線間の電圧を検出することにより、各セル11の電圧を検出する。 The cell voltage detection circuit 47 is connected to each node of a plurality of series-connected cells 11 through a plurality of voltage lines, and detects the voltage of each cell 11 by detecting the voltage between two adjacent voltage lines. do.

セル温度検出回路48は、各セル11に設けたNTCサーミスタ等の温度検出素子(温度センサ)の抵抗変化によって各セル11の温度を検出する。 The cell temperature detection circuit 48 detects the temperature of each cell 11 based on a resistance change of a temperature detection element (temperature sensor) such as an NTC thermistor provided in each cell 11.

運転スイッチ49は、車両1のパワートレインの作動及びその停止を操作するスイッチである。また、電池コントローラ64には、不図示の電流検出回路により検出された電池モジュールMに流れる電流値が入力される。 The operation switch 49 is a switch for operating the power train of the vehicle 1 and stopping it. Further, a current value flowing through the battery module M detected by a current detection circuit (not shown) is input to the battery controller 64.

電池コントローラ64は、マイクロコンピュータ及びメモリ(例えば、EEPROM、フラッシュメモリ)を備える。メモリには、SOC-OCV(開路電圧)マップが含まれる。 The battery controller 64 includes a microcomputer and memory (eg, EEPROM, flash memory). The memory includes a SOC-OCV (open circuit voltage) map.

各セル11の電圧、電流、温度に基づいて各セル11のSOCを推定する。SOCは、例えば、OCV法又は電流積算法により推定できる。OCV法は、検出されたセルのOCVと、SOC-OCVカーブの特性データをもとにSOCを推定する方法である。電流積算法は、検出されたセル11の充放電開始時のOCVと、検出された電流の積算値をもとにSOCを推定する方法である。 The SOC of each cell 11 is estimated based on the voltage, current, and temperature of each cell 11. SOC can be estimated by, for example, the OCV method or the current integration method. The OCV method is a method of estimating the SOC based on the OCV of the detected cell and the characteristic data of the SOC-OCV curve. The current integration method is a method of estimating the SOC based on the detected OCV at the start of charging/discharging of the cell 11 and the integrated value of the detected current.

電池コントローラ64は、電池モジュールMの各セル11のSOC、各セル11の温度、並びに電池モジュールMの内部抵抗に基いてセルバランス処理、熱移動処理、並び冷却ファンの作動処理を実行する。 The battery controller 64 executes cell balance processing, heat transfer processing, and cooling fan operation processing based on the SOC of each cell 11 of the battery module M, the temperature of each cell 11, and the internal resistance of the battery module M.

セルバランス処理は、セル間でSOCに所定値α(例えば、3%)を越えるばらつきがあるときに実行される。すなわち、SOCが最も高い高SOCセル11とSOCが最も低い低SOCセル11のSOCの差ΔSOCが所定値α越えるときに、セルバランシング回路41によるセルバランス処理が実行される。 Cell balance processing is executed when there is a variation in SOC between cells that exceeds a predetermined value α (for example, 3%). That is, when the SOC difference ΔSOC between the high SOC cell 11 with the highest SOC and the low SOC cell 11 with the lowest SOC exceeds the predetermined value α, the cell balancing process is executed by the cell balancing circuit 41.

熱移動処理は、セル間のSOCに上記ばらつきがあり、且つ次に述べる予測温度が所定値Tcを越えるセル11(冷却を必要とするセル)があるときに、後述の電池モジュールMの予測温度が所定値Tb以下であるという条件下で、セルバランス処理に先んじて、熱移動回路42によって実行される。 The heat transfer process is performed when there is the above-mentioned variation in SOC between cells, and when there is a cell 11 (cell requiring cooling) whose predicted temperature exceeds a predetermined value Tc, the predicted temperature of the battery module M described below is This is executed by the heat transfer circuit 42 prior to the cell balance process under the condition that Tb is less than or equal to the predetermined value Tb.

「予測温度」は、セル温度検出回路48によるセル11の検出温度(実測値)に、セルバランスを実行したときのセル11の発熱よって上昇すると見込まれる温度上昇量を加味した温度である。なお、セル11の検出温度を熱移動等の冷却処理を実行するか否かの判定に用いるようにしてもよい。 The "predicted temperature" is a temperature obtained by adding the amount of temperature increase that is expected to increase due to heat generation of the cell 11 when cell balance is executed to the detected temperature (actually measured value) of the cell 11 by the cell temperature detection circuit 48. Note that the detected temperature of the cell 11 may be used to determine whether or not to perform cooling processing such as heat transfer.

上記所定値Tcは、車両の運転スイッチ49がオンかオフかで相違し、「オン時の所定値Tcd<オフ時の所定値Tcs」である。Tcdは例えば45℃、Tcsは例えば55℃とすることができる。 The predetermined value Tc differs depending on whether the driving switch 49 of the vehicle is on or off, and "predetermined value Tcd when on is smaller than predetermined value Tcs when off." Tcd can be, for example, 45°C, and Tcs can be, for example, 55°C.

熱移動処理は、セル11の急冷を要するか否かで、その熱移動の態様が変わる。すなわち、セル11の急冷を要するときは、当該セル11の両側のセル11に熱が移動するように、当該セル11の両側に配置されたペルチェ素子12に通電される。一方、セル11の急冷を要しないときは、当該セル11の両側のセル11のうち温度が低い方のセル11に熱が移動するように、温度が低いセル11が存する片側のペルチェ素子12に通電される。ペルチェ素子12への通電は、当該セル11の予測温度が所定値Tc以下に低下するに必要な時間実施される。その時間は、当該セル11の予測温度と所定値Tcの温度差と、予め実験的に求められたペルチェ素子12への通電時間とセル温度降下量の関係を表すデータに基づいて算出される。 In the heat transfer process, the mode of heat transfer changes depending on whether or not rapid cooling of the cell 11 is required. That is, when the cell 11 needs to be rapidly cooled, the Peltier elements 12 arranged on both sides of the cell 11 are energized so that heat is transferred to the cells 11 on both sides of the cell 11. On the other hand, when rapid cooling of the cell 11 is not required, the Peltier element 12 on one side of the cell 11 where the temperature is low is transferred so that heat is transferred to the cell 11 with a lower temperature among the cells 11 on both sides of the cell 11. Power is applied. The Peltier element 12 is energized for a period of time necessary for the predicted temperature of the cell 11 to drop below the predetermined value Tc. The time is calculated based on the temperature difference between the predicted temperature of the cell 11 and the predetermined value Tc, and data representing the relationship between the energization time to the Peltier element 12 and the amount of cell temperature drop, which has been experimentally determined in advance.

セル11の急冷を要するか否かはセル11の予測温度に基いて決定される。すなわち、運転スイッチ49がオンであるときは、セル11の予測温度が、所定値Tcd(例えば45℃)よりも高い温度(例えば、50℃)を越えるときに、急冷要とされる。運転スイッチ49がオフであるときは、セル11の予測温度が、所定値Tcs(例えば55℃)よりも高い温度(例えば、60℃)を越えるときに、急冷要とされる。 Whether or not rapid cooling of the cell 11 is required is determined based on the predicted temperature of the cell 11. That is, when the operation switch 49 is on, rapid cooling is determined to be necessary when the predicted temperature of the cell 11 exceeds a temperature (eg, 50° C.) higher than the predetermined value Tcd (eg, 45° C.). When the operation switch 49 is off, rapid cooling is determined to be necessary when the predicted temperature of the cell 11 exceeds a temperature (eg, 60° C.) higher than a predetermined value Tcs (eg, 55° C.).

熱移動処理が必要時間実行された後、熱移動処理からセルバランス処理に移行する。 After the heat transfer process is executed for the required time, the heat transfer process is shifted to the cell balance process.

冷却ファン65は、電池モジュールMの内部抵抗が所定値以上であるときに作動される。すなわち、電池モジュール51乃至59のうちに内部抵抗が大きいモジュールが検出されると、当該モジュールの劣化を遅らせるべく、そのモジュールが存するモジュール列の空気取込口及び空気排出口のシャッターが開動されるとともに、冷却ファン65が作動される。 The cooling fan 65 is activated when the internal resistance of the battery module M is equal to or higher than a predetermined value. That is, when a module with a large internal resistance is detected among the battery modules 51 to 59, the shutters of the air intake and air outlet of the module row in which that module exists are opened in order to delay the deterioration of the module. At the same time, the cooling fan 65 is activated.

また、冷却ファン65は、電池モジュールMの予測温度が所定値Tbを越えるときに作動される。この所定値Tbは、車両の運転スイッチ49がオンかオフかで相違し、「オン時の所定値Tbd<オフ時の所定値Tbs」である。Tbdは例えば45℃、Tbsは例えば55℃とすることができる。 Further, the cooling fan 65 is activated when the predicted temperature of the battery module M exceeds a predetermined value Tb. This predetermined value Tb differs depending on whether the driving switch 49 of the vehicle is on or off, and is "predetermined value Tbd when on<predetermined value Tbs when off." Tbd can be, for example, 45°C, and Tbs can be, for example, 55°C.

電池モジュールMの予測温度は、特定のセル11の予測温度に基づいて推定される。例えば電池モジュールMの端に位置するセル11は中央側に位置するセル11よりも温度が低くなることが見込まれる。そこで、端に位置するセル11の予測温度が所定値Tbを越えるとき、電池モジュールMの予測温度が所定値Tbを越えると推定する。或いは、複数のセル11の予測温度が所定値Tbを越えるとき、電池モジュールMの予測温度が所定値Tbを越えると推定する。 The predicted temperature of the battery module M is estimated based on the predicted temperature of the specific cell 11. For example, the temperature of the cells 11 located at the ends of the battery module M is expected to be lower than that of the cells 11 located at the center. Therefore, when the predicted temperature of the cell 11 located at the end exceeds the predetermined value Tb, it is estimated that the predicted temperature of the battery module M exceeds the predetermined value Tb. Alternatively, when the predicted temperatures of the plurality of cells 11 exceed the predetermined value Tb, it is estimated that the predicted temperature of the battery module M exceeds the predetermined value Tb.

この場合、電池モジュールMの予測温度が所定値Tbを越えるときは、そのモジュールが存するモジュール列の空気取込口及び空気排出口のシャッターが開動されるとともに、冷却ファン65が作動される。電池モジュールMの内部抵抗に基いて既に当該モジュール列の空気取込口及び空気排出口のシャッターが開動し冷却ファン65が作動しているときは、冷却ファン65は風量が増大するように制御される。他のモジュール列の空気取込口及び空気排出口のシャッターが開動しているときは、当該モジュール列の空気取込口及び空気排出口のシャッターが開動して、冷却ファン65は風量が増大するように制御される。 In this case, when the predicted temperature of the battery module M exceeds the predetermined value Tb, the shutters of the air intake and air outlet of the module row in which the module exists are opened, and the cooling fan 65 is operated. When the shutters of the air inlet and air outlet of the module row have already been opened and the cooling fan 65 is operating based on the internal resistance of the battery module M, the cooling fan 65 is controlled to increase the air volume. Ru. When the shutters of the air intake ports and air exhaust ports of other module rows are open, the shutters of the air intake ports and air exhaust ports of the module row are opened, and the air volume of the cooling fan 65 increases. controlled as follows.

セルバランス処理及び熱移動処理は、高SOCセル11の検出温度が所定値TL(例えば10℃)以下であるときは、禁止される。但し、高SOCセル11のSOC(高SOC)が所定値SH(例えば70%)を越えて高いとき、又は低SOCセル11のSOC(低SOC)が所定値SL未満であるときは、高SOCセル11の温度如何に拘わらず、当該禁止は行われない。 The cell balance process and the heat transfer process are prohibited when the detected temperature of the high SOC cell 11 is below a predetermined value TL (for example, 10° C.). However, when the SOC (high SOC) of the high SOC cell 11 is higher than the predetermined value SH (for example, 70%), or when the SOC (low SOC) of the low SOC cell 11 is less than the predetermined value SL, the high SOC This prohibition is not performed regardless of the temperature of the cell 11.

<電池コントローラによる制御フロー>
当該制御フローを図6に示す。スタート後のステップS1において、各セル11の電圧、電流、温度に基づいて各セル11のSOCが把握され、ステップS2において、各セル11の温度が把握される。続くステップS3において、高SOCセル11と低SOCセル11のSOC差ΔSOCが所定値α越えるか否かが判別される。
<Control flow by battery controller>
The control flow is shown in FIG. In step S1 after the start, the SOC of each cell 11 is determined based on the voltage, current, and temperature of each cell 11, and in step S2, the temperature of each cell 11 is determined. In the following step S3, it is determined whether the SOC difference ΔSOC between the high SOC cell 11 and the low SOC cell 11 exceeds a predetermined value α.

ΔSOCが所定値α越えるときはステップS4に進んで、高SOCセル11のSOCである高SOCが所定値SHを越えるか否か、又は低SOCセル11のSOCである低SOCが所定値SL未満であるか否かが判別される。高SOCが所定値SH以下であり且つ低SOCが所定値SL以上であるときは、ステップS5に進んで高SOCセルの検出温度が所定値TLを越えるか否かが判別される。高SOCセルの検出温度が所定値TLを越えるときは、ステップS6(セル温度予測ステップ)に進む。 When ΔSOC exceeds the predetermined value α, the process advances to step S4, and it is determined whether the high SOC, which is the SOC of the high SOC cell 11, exceeds the predetermined value SH, or the low SOC, which is the SOC of the low SOC cell 11, is less than the predetermined value SL. It is determined whether or not. When the high SOC is below the predetermined value SH and the low SOC is above the predetermined value SL, the process proceeds to step S5, where it is determined whether the detected temperature of the high SOC cell exceeds the predetermined value TL. When the detected temperature of the high SOC cell exceeds the predetermined value TL, the process proceeds to step S6 (cell temperature prediction step).

また、ステップS4において、高SOCが所定値SHを越えるとき、又は低SOCが所定値SL未満であるときは、ステップS5のセル温度の確認をすることなく、ステップS6(セル温度予測ステップ)に進む。 Further, in step S4, when the high SOC exceeds the predetermined value SH or when the low SOC is less than the predetermined value SL, the process proceeds to step S6 (cell temperature prediction step) without checking the cell temperature in step S5. move on.

ステップS6のセル温度予測は、先に述べたようにセルバランスを実行したときの各セル11の温度の予測である。この予測温度に基づいて、冷却ファン65を作動させるか否か、並びにセルバランス前にペルチェ素子12によるセル11の冷却を行なうか否かが決められる。 The cell temperature prediction in step S6 is a prediction of the temperature of each cell 11 when cell balance is executed as described above. Based on this predicted temperature, it is determined whether or not to operate the cooling fan 65 and whether or not to cool the cell 11 by the Peltier element 12 before cell balancing.

ステップS5において、高SOCセルの検出温度が所定値TL以下であるとき、ステップS6(セル温度予測ステップ)に進まずにリターンする。これは、セル温度が低いときはその内部抵抗が大きいため、ペルチェ素子12への通電及び電荷の再分配(セルバランス)のための電力消費量が大きくなるためである。エネルギー効率の悪化を避けるべく、ペルチェ素子12への通電及び電荷の再分配を禁止する趣旨である。 In step S5, when the detected temperature of the high SOC cell is below the predetermined value TL, the process returns without proceeding to step S6 (cell temperature prediction step). This is because when the cell temperature is low, the internal resistance is large, so the power consumption for energizing the Peltier element 12 and redistributing charges (cell balance) becomes large. The purpose is to prohibit energization of the Peltier element 12 and redistribution of charge in order to avoid deterioration of energy efficiency.

一方、高SOCが所定値SHを越えるとき、又は低SOCが所定値SL未満であるときに、セル温度を確認することなく、セル温度予測ステップに進むのは(ステップS4-S6)、セルバランス実行の要求が高いためである。 On the other hand, when the high SOC exceeds the predetermined value SH or when the low SOC is less than the predetermined value SL, proceeding to the cell temperature prediction step without checking the cell temperature (steps S4-S6) is due to cell balance. This is because the demand for execution is high.

具体的には、SOCが過度に高いセル11があるときは、車両1の走行状態の変化に伴ってモータ30を発電機として用いる回生運転にしたとき、すぐに容量オーバーとなって回生運転をすることができなくなる。そこで、セル11のSOCが過度に高いときは、そのセル温度の如何に拘わらず、充電枠の確保を優先するべくペルチェ素子への通電及び電荷の再分配を実行することができるようにする。 Specifically, if there is a cell 11 with an excessively high SOC, when the motor 30 is put into regenerative operation using as a generator due to a change in the running condition of the vehicle 1, the capacity will be immediately exceeded and the regenerative operation will be started. be unable to do so. Therefore, when the SOC of the cell 11 is excessively high, it is possible to energize the Peltier element and redistribute the charge in order to give priority to securing a charging slot, regardless of the cell temperature.

また、SOCが過度に低いセル11があるときは、他のセル11に放電の余力があっても、放電をすることができなくなる。そこで、上記電荷の再分配を可能にすることで、放電余力がある他のセル11を利用して電池の放電状態を可能な限り維持できるようにする。 Moreover, when there is a cell 11 with an excessively low SOC, it becomes impossible to discharge even if other cells 11 have discharge capacity. Therefore, by making the charge redistribution as described above possible, it is possible to maintain the discharged state of the battery as much as possible by using other cells 11 that have discharge capacity.

セル温度予測ステップに続くステップS7では、車両1の運転スイッチ49がオンか否かが判別される。運転スイッチ49がオンであるときは、ステップS8に進んで、電池モジュールMの予測温度が所定値Tbd(45℃)を越えるか否かが判別される。電池モジュールMの予測温度が所定値Tbd以下であるときは、ステップS9に進んで、予測温度が所定値Tcd(45℃)を越える高温セル11の有無が判別される。 In step S7 following the cell temperature prediction step, it is determined whether the driving switch 49 of the vehicle 1 is on. When the operation switch 49 is on, the process proceeds to step S8, where it is determined whether the predicted temperature of the battery module M exceeds a predetermined value Tbd (45° C.). When the predicted temperature of the battery module M is below the predetermined value Tbd, the process proceeds to step S9, where it is determined whether there is a high temperature cell 11 whose predicted temperature exceeds the predetermined value Tcd (45° C.).

高温セル11があるときは、ステップS10に進んで、高温セル11の急冷の要否が判別される。急冷を要するときは、ステップS11に進んで、高温セル11からその両側の相対的に温度が低い低温セル11に熱が移動するように、高SOCセル11から当該セル11の両側に配置されたペルチェ素子12に通電する処理が実行される。 If there is a high-temperature cell 11, the process advances to step S10, and it is determined whether or not rapid cooling of the high-temperature cell 11 is necessary. When rapid cooling is required, the process proceeds to step S11, and the high SOC cells 11 are placed on both sides of the cell 11 so that heat is transferred from the high temperature cell 11 to the low temperature cells 11 on both sides of which the temperature is relatively low. A process of energizing the Peltier element 12 is executed.

すなわち、図4に示すバランシング・熱移動回路40において、トランス43の1次コイル43aが1次コイル切換回路44によって高SOCセル11に接続され、トランス43の2次コイル43bが切換スイッチSW3によって熱移動回路42に接続され、1次コイルスイッチSW1,SW2のオン・オフ制御が実行される。これにより、図5に示すように、高SOCセル11から余剰電力によりバランシング・熱移動回路40のトランス43を介して高温セル11の両側のペルチェ素子12に通電される。この通電は、当該セル11の予測温度が所定値Tcd以下に低下するに必要な時間実施される。 That is, in the balancing/heat transfer circuit 40 shown in FIG. 4, the primary coil 43a of the transformer 43 is connected to the high SOC cell 11 by the primary coil switching circuit 44, and the secondary coil 43b of the transformer 43 is connected to the high SOC cell 11 by the changeover switch SW3. It is connected to the moving circuit 42 and performs on/off control of the primary coil switches SW1 and SW2. As a result, as shown in FIG. 5, surplus power from the high SOC cell 11 is energized to the Peltier elements 12 on both sides of the high temperature cell 11 via the transformer 43 of the balancing/heat transfer circuit 40. This energization is carried out for a time necessary for the predicted temperature of the cell 11 to fall below the predetermined value Tcd.

ペルチェ素子12への通電が必要時間行なわれた後、ステップS11からステップS12に進んで、セルバランス処理が実行される。すなわち、図4に示すバランシング・熱移動回路40において、トランス43の1次コイル43aが1次コイル切換回路44によって高SOCセル11に接続された状態で、トランス43の2次コイル43bが切換スイッチSW3によってセルバランシング回路41に接続され、1次コイルスイッチSW1,SW2のオン・オフ制御が実行される。これにより、図5に示すように、先の高SOCセル11から他の低SOCセル11に対して残りの余剰電力がバランシング・熱移動回路40のトランス43を介して当該電池モジュールMの各セル11に再分配される。 After the Peltier element 12 is energized for the required time, the process proceeds from step S11 to step S12, where cell balance processing is executed. That is, in the balancing/heat transfer circuit 40 shown in FIG. 4, the primary coil 43a of the transformer 43 is connected to the high SOC cell 11 by the primary coil switching circuit 44, and the secondary coil 43b of the transformer 43 is connected to the changeover switch. It is connected to the cell balancing circuit 41 by SW3, and performs on/off control of the primary coil switches SW1 and SW2. As a result, as shown in FIG. 5, the remaining surplus power is transferred from the previous high SOC cell 11 to the other low SOC cells 11 through the transformer 43 of the balancing/heat transfer circuit 40 to each cell of the battery module M. will be redistributed to 11.

一方、当該セル11が急冷を要しないときは、ステップS10からステップS13に進む。ステップS13では、当該セル11の両側のセル11のうち温度が低い方のセル11に熱が移動するように、高SOCセル11から余剰電力によりトランス43を介してその温度が低いセル11が存する片側のペルチェ素子12に通電する処理が実行される。この通電は、当該セル11の予測温度が所定値Tcd以下に低下するに必要な時間実施される。しかる後、ステップS12に進んで、上記高SOCセル11から残りの余剰電力をバランシング・熱移動回路40のトランス43を介して当該電池モジュールMの各セル11に再分配するセルバランス処理が実行される。 On the other hand, if the cell 11 does not require rapid cooling, the process advances from step S10 to step S13. In step S13, the cell 11 whose temperature is lower exists through the transformer 43 due to surplus power from the high SOC cell 11 so that heat is transferred to the cell 11 whose temperature is lower among the cells 11 on both sides of the cell 11. A process of energizing the Peltier element 12 on one side is executed. This energization is carried out for a time necessary for the predicted temperature of the cell 11 to drop below the predetermined value Tcd. Thereafter, the process proceeds to step S12, where a cell balancing process is executed to redistribute the remaining surplus power from the high SOC cell 11 to each cell 11 of the battery module M via the transformer 43 of the balancing/heat transfer circuit 40. Ru.

ステップS7において、車両1の運転スイッチ49のオフが判別されたときは、ステップS14に進んで、電池モジュールMの予測温度が所定値Tbs(55℃)を越えるか否かが判別される。電池モジュールMの予測温度が所定値Tbs以下であるときは、ステップS15に進んで、予測温度が所定値Tcs(55℃)を越える高温セル11の有無が判別される。 When it is determined in step S7 that the operation switch 49 of the vehicle 1 is off, the process proceeds to step S14, where it is determined whether the predicted temperature of the battery module M exceeds a predetermined value Tbs (55° C.). When the predicted temperature of the battery module M is below the predetermined value Tbs, the process proceeds to step S15, where it is determined whether there is a high temperature cell 11 whose predicted temperature exceeds the predetermined value Tcs (55° C.).

高温セル11があるときは、先に説明した車両1の運転スイッチ49がオンの場合と同様に、高温セル11の急冷の要否が判別され、急冷を要するときは、高温セル11からその両側の低温セル11に熱が移動するように、急冷を要しないときは高SOCセル11からその片側の低温セル11に熱が移動するように、ペルチェ素子12への通電処理が実行され、しかる後、セルバランス処理が実行される(ステップS10~S13)。 When there is a high temperature cell 11, it is determined whether or not rapid cooling of the high temperature cell 11 is necessary, in the same way as when the operation switch 49 of the vehicle 1 described above is on. When rapid cooling is not required, the Peltier element 12 is energized so that the heat is transferred from the high SOC cell 11 to the low temperature cell 11 on one side of the high SOC cell 11. , cell balance processing is executed (steps S10 to S13).

ステップS9及びS15の各々において、予測温度が所定値Tcd(又はTcs)を越える高温セル11がないと判別されたときは、ペルチェ素子12による熱移動処理が実行されることなく、ステップS12に進んで、セルバランス処理が実行される。 In each of steps S9 and S15, if it is determined that there is no high temperature cell 11 whose predicted temperature exceeds the predetermined value Tcd (or Tcs), the process proceeds to step S12 without executing the heat transfer process by the Peltier element 12. Then, cell balance processing is executed.

ステップS8及びS14の各々において、電池モジュールMの予測温度が所定値bd(又はTbs)を越えると判別されたときは、ステップS16に進んで、当該電池モジュールMが冷却されるように、冷却ファン65がオン(ファン作動及びシャッターの開動)とされ、又は冷却ファン65が既に作動しているときは、その風量の増大が実行される。 In each of steps S8 and S14, when it is determined that the predicted temperature of the battery module M exceeds the predetermined value bd (or Tbs), the process proceeds to step S16, and a cooling fan is installed so that the battery module M is cooled. 65 is turned on (fan operation and shutter opening), or when the cooling fan 65 is already operating, the air volume is increased.

以上のように、上記制御によれば、高SOCセル11から、閾値を越える高温セル11を冷却するペルチェ素子12のみに通電するから、当該高温セル11を少ない電力で冷却して電池寿命を延ばすことができる。そうして、高温セルの冷却処理を実行した後に、当該高SOCセルの電荷を各セルに再分配するから、このセルバランスによって電池の実効容量を高めることができる。ここに、上記ペルチェ素子への通電は、パッシブバランシングとなり、上記電荷の再分配はアクティブバランシングとなる。すなわち、この両者によって、セルバランスが行なわれることになる。 As described above, according to the above control, since power is supplied from the high SOC cell 11 only to the Peltier element 12 that cools the high temperature cell 11 exceeding the threshold value, the high temperature cell 11 is cooled with less power and the battery life is extended. be able to. After cooling the high-temperature cell, the charge of the high-SOC cell is redistributed to each cell, and this cell balance can increase the effective capacity of the battery. Here, the energization to the Peltier element serves as passive balancing, and the redistribution of the charge serves as active balancing. In other words, cell balance is performed by both of them.

また、上記制御によれば、車両1の運転スイッチ49がオンかオフかでペルチェ素子12によるセル11の冷却を行なう温度閾値が相違し、オンであるときはオフであるときよりも閾値が低い。つまり、車両走行中は、セル11の温度上昇がみられるとき、早めにその冷却処理が実行される。従って、車両の加速運転等によって電池の負荷が高くなったときに、セル11が過度の温度上昇によって劣化することを未然に防ぐことができる。一方、車両1を走行させないときは、上記温度閾値が高いから、セル11の冷却のための電力消費が抑えられる。 Further, according to the above control, the temperature threshold for cooling the cell 11 by the Peltier element 12 differs depending on whether the operation switch 49 of the vehicle 1 is on or off, and when it is on, the threshold is lower than when it is off. . That is, when the temperature of the cell 11 increases while the vehicle is running, the cooling process is performed early. Therefore, when the load on the battery increases due to accelerated driving of the vehicle, etc., it is possible to prevent the cell 11 from deteriorating due to excessive temperature rise. On the other hand, when the vehicle 1 is not running, the temperature threshold is high, so power consumption for cooling the cells 11 can be suppressed.

また、上記制御によれば、セル11の冷却要求度が高いときは、当該高温セル11からその両側のセル11への熱移動を実行するから、セル11の急冷が可能になる。上記冷却要求度が低いときは、当該高温セル11の両側の低温セル11のうちの温度が低い方の低温セル11に熱を移動させるから、すなわち、温度差が大きいセル間でペルチェ素子12による熱移動を実行するから、冷却効率が高くなる。 Further, according to the above control, when the degree of cooling demand of the cell 11 is high, heat is transferred from the high temperature cell 11 to the cells 11 on both sides thereof, so that the cell 11 can be rapidly cooled. When the cooling requirement is low, heat is transferred to the low temperature cell 11 with a lower temperature among the low temperature cells 11 on both sides of the high temperature cell 11. In other words, the Peltier element 12 is used between cells with a large temperature difference. Since heat transfer is performed, cooling efficiency is increased.

<その他>
上記実施形態では、熱移動及びセルバランスにおける電力(電荷)供給源となるセル11をSOCに基づいて特定するようにしたが、セル電圧に基づいて特定(電圧が最も高いセルが電力供給源となるように)してもよい。
<Others>
In the above embodiment, the cell 11 that is the power (charge) supply source in heat transfer and cell balance is specified based on the SOC, but it is specified based on the cell voltage (the cell with the highest voltage is the power supply source). ) may be done.

上記実施形態では、電力供給源となるセル11からトランス43を用いて電力移動を行なうようにしたが、キャパシタを用いて電力移動を行なうようにしてもよい。 In the above embodiment, power is transferred from the cell 11 serving as the power supply source using the transformer 43, but the power may be transferred using a capacitor.

上記実施形態では、高SOCセル11の温度が所定値以下であるときに、ペルチェ素子12によるセル11の冷却及びセルバランスを禁止するようにしが、低SOCセル11の温度が低いときにもセルバランスを禁止(ペルチェ素子12によるセル11の冷却は実行)するようにしてもよい。 In the above embodiment, when the temperature of the high SOC cell 11 is below a predetermined value, cooling of the cell 11 and cell balancing by the Peltier element 12 is prohibited, but even when the temperature of the low SOC cell 11 is low, the cell Balancing may be prohibited (cooling of the cell 11 by the Peltier element 12 is performed).

1 車両
2 エンジン
4 電池
11 セル
12 ペルチェ素子
30 モータ
40 バランシング・熱移動回路
41 セルバランシング回路
42 熱移動回路
64 コントローラ
1 Vehicle 2 Engine 4 Battery 11 Cell 12 Peltier element 30 Motor 40 Balancing/heat transfer circuit 41 Cell balancing circuit 42 Heat transfer circuit 64 Controller

Claims (12)

並設された複数の充放電可能なセルを直列に接続してなる電池の制御方法であって、
上記複数のセルの相隣るセル間に、通電によってその一方のセルから他方のセルに熱を移動させるペルチェ素子を備えていて、
上記複数のセル各々のSOC又は電圧を検出するステップと、
上記複数のセル各々の温度を検出するステップと、
上記複数のセルのSOC又は電圧にばらつきがあり、且つ上記複数のセルのなかに温度が所定の閾値を越える高温セルがあるときに、該高温セルからその隣の温度が相対的に低い低温セルに熱を移動させるべく、上記SOC又は電圧が最も高いセルから上記高温セルと上記低温セルの間の上記ペルチェ素子に通電するステップと、
上記ペルチェ素子への通電ステップの後に、上記SOC又は電圧が最も高いセルの電荷を当該電池の各セルに再分配するステップとを備えていることを特徴とする電池の制御方法。
A method for controlling a battery formed by connecting a plurality of chargeable and dischargeable cells arranged in parallel in series,
A Peltier element is provided between adjacent cells of the plurality of cells, which transfers heat from one cell to the other cell by energization,
Detecting the SOC or voltage of each of the plurality of cells;
detecting the temperature of each of the plurality of cells;
When there are variations in the SOC or voltage of the plurality of cells and there is a high temperature cell among the plurality of cells whose temperature exceeds a predetermined threshold, a low temperature cell whose temperature is relatively low next to the high temperature cell energizing the Peltier element between the high temperature cell and the low temperature cell from the cell with the highest SOC or voltage to transfer heat to;
A method for controlling a battery, comprising the step of, after the step of energizing the Peltier element, redistributing the charge of the cell with the highest SOC or voltage to each cell of the battery.
請求項1において、
上記複数のセル各々の温度を検出するステップでは、各セルの温度をセンサによって検出し、その検出温度に、上記電荷の再分配を行なったときの各セルの発熱によって上昇すると見込まれる温度上昇量を加味して各セルの温度を求めることを特徴とする電池の制御方法。
In claim 1,
In the step of detecting the temperature of each of the plurality of cells, the temperature of each cell is detected by the sensor, and the amount of temperature increase expected to increase due to the heat generation of each cell when the charge is redistributed is added to the detected temperature. A battery control method characterized by determining the temperature of each cell by taking into account the following.
請求項1又は請求項2において、
上記SOC又は電圧が最も高いセルの温度が所定値以下であるときは、該セルから上記ペルチェ素子への通電及び上記電荷の再分配を禁止することを特徴とする電池の制御方法。
In claim 1 or claim 2,
A method for controlling a battery, characterized in that when the temperature of the cell with the highest SOC or voltage is below a predetermined value, conduction of current from the cell to the Peltier element and redistribution of the charge are prohibited.
請求項3において、
上記ペルチェ素子への通電及び上記電荷の再分配の禁止は、上記SOC又は電圧が最も高いセルの当該SOC又は電圧が所定値以下であり、且つ上記SOC又は電圧が最も低いセルの当該SOC又は電圧が所定値以上であることを条件とすることを特徴とする電池の制御方法。
In claim 3,
Prohibition of energization of the Peltier device and redistribution of the charge is prohibited when the SOC or voltage of the cell with the highest SOC or voltage is below a predetermined value, and the SOC or voltage of the cell with the lowest SOC or voltage is prohibited. A method for controlling a battery, characterized in that the condition is that the value is greater than or equal to a predetermined value.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記電池は車両を駆動するモータへの電力の供給に使用され、
上記車両の上記モータを含むパワートレインの作動及びその停止を操作するスイッチがオフであるときとオンであるときのセルの温度に係る上記閾値が相違し、オフであるときの閾値がオンであるときの閾値よりも高いことを特徴とする電池の制御方法。
In any one of claims 1 to 4,
The above battery is used to supply power to the motor that drives the vehicle,
The threshold value related to the cell temperature when the switch for operating and stopping the power train including the motor of the vehicle is off and on is different, and the threshold value is on when it is off. A method for controlling a battery, characterized in that the voltage is higher than a threshold value when
請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記高温セルの温度に基づいて該セルの冷却要求度が高いか低いかを判定するステップを備え、
上記冷却要求度が高いときは、上記高温セルの両側の低温セル各々と上記高温セルの間の上記ペルチェ素子に通電し、上記冷却要求度が低いときは上記高温セルの両側の低温セルのうちの温度が低い方の低温セルと上記高温セルの間の上記ペルチェ素子に通電することを特徴とする電池の制御方法。
In any one of claims 1 to 5,
a step of determining whether the cooling requirement of the high temperature cell is high or low based on the temperature of the high temperature cell;
When the degree of cooling demand is high, electricity is applied to each of the low-temperature cells on both sides of the high-temperature cell and the Peltier element between the high-temperature cells, and when the degree of cooling demand is low, the low-temperature cells on both sides of the high-temperature cell are energized. A method for controlling a battery, comprising energizing the Peltier element between the low-temperature cell whose temperature is lower and the high-temperature cell.
並設された複数の充放電可能なセルを直列に接続してなる電池の制御装置であって、
上記複数のセルの相隣るセルの間に設けられ、通電によってその一方のセルから他方のセルに熱を移動させるペルチェ素子と、
上記複数のセルのうちのSOC又は電圧が最も高いセルの電荷を当該電池の各セルに再分配するセルバランシング回路と、
上記複数のセルのうちの上記SOC又は電圧が最も高いセルの電荷を上記ペルチェ素子に流して上記熱の移動をさせる熱移動回路と、
上記複数のセル各々のSOC又は電圧、並びに温度を検出し、上記複数のセルのSOC又は電圧にばらつきがあり、且つ上記複数のセルのなかに温度が所定の閾値を越える高温セルがあるときに、該高温セルから隣接する温度が相対的に低い低温セルに当該両セル間の上記ペルチェ素子を介して熱が移動するように、上記SOC又は電圧が最も高いセルと当該ペルチェ素子を上記熱移動回路に接続して、上記高温セルの温度を低下させる処理を実行した後に、上記電荷の再分配が行なわれるように、上記SOC又は電圧が最も高いセルを上記セルバランシング回路に接続するコントローラとを備えていることを特徴とする電池の制御装置。
A battery control device comprising a plurality of parallelly arranged chargeable and dischargeable cells connected in series,
a Peltier element that is provided between adjacent cells of the plurality of cells and that transfers heat from one cell to the other cell when energized;
A cell balancing circuit that redistributes the charge of the cell with the highest SOC or voltage among the plurality of cells to each cell of the battery;
A heat transfer circuit that causes the charge of the cell with the highest SOC or voltage among the plurality of cells to flow through the Peltier element to transfer the heat;
The SOC or voltage and temperature of each of the plurality of cells are detected, and when there are variations in the SOC or voltage of the plurality of cells and there is a high temperature cell among the plurality of cells whose temperature exceeds a predetermined threshold. , the heat is transferred between the cell with the highest SOC or voltage and the Peltier element so that heat is transferred from the high temperature cell to the adjacent low temperature cell whose temperature is relatively low via the Peltier element between both cells. a controller that connects the cell with the highest SOC or voltage to the cell balancing circuit so that the charge redistribution occurs after performing the process of lowering the temperature of the high temperature cell; A battery control device comprising:
請求項7において、
上記複数のセル各々の温度は、センサによって検出した温度に、上記電荷の再分配を行なったときの各セルの発熱によって上昇すると見込まれる温度上昇量を加味して求められることを特徴とする電池の制御装置。
In claim 7,
The temperature of each of the plurality of cells is determined by adding to the temperature detected by the sensor an amount of temperature increase that is expected to increase due to heat generation in each cell when the charge is redistributed. control device.
請求項7又は請求項8において、
上記コントローラは、上記SOC又は電圧が最も高いセルの温度が所定値以下であるときは、該セルから上記ペルチェ素子への通電及び上記電荷の再分配を禁止することを特徴とする電池の制御装置。
In claim 7 or claim 8,
The controller is a battery control device characterized in that, when the temperature of the cell with the highest SOC or voltage is below a predetermined value, conduction of electricity from the cell to the Peltier element and redistribution of the charge are prohibited. .
請求項9において、
上記ペルチェ素子への通電及び上記電荷の再分配の禁止は、上記SOC又は電圧が最も高いセルの当該SOC又は電圧が所定値以下であり、且つ上記SOC又は電圧が最も低いセルの当該SOC又は電圧が所定値以上であることを条件とすることを特徴とする電池の制御装置。
In claim 9,
Prohibition of energization of the Peltier device and redistribution of the charge is prohibited when the SOC or voltage of the cell with the highest SOC or voltage is below a predetermined value, and the SOC or voltage of the cell with the lowest SOC or voltage is prohibited. 1. A battery control device, characterized in that the condition is that is equal to or higher than a predetermined value.
請求項7乃至請求項10のいずれか一において、
上記電池は車両を駆動するモータに電力を供給する電池であり、
上記車両の上記モータを含むパワートレインの作動及びその停止を操作するスイッチがオフであるときとオンであるときのセルの温度に係る上記閾値が相違し、オフであるときの閾値がオンであるときの閾値よりも高いことを特徴とする電池の制御装置。
In any one of claims 7 to 10,
The above battery is a battery that supplies power to the motor that drives the vehicle,
The threshold value related to the cell temperature when the switch for operating and stopping the power train including the motor of the vehicle is off and on is different, and the threshold value is on when it is off. A battery control device characterized in that the battery voltage is higher than the threshold value of the battery.
請求項7乃至請求項11のいずれか一において、
上記コントローラは、上記高温セルの温度に基づいて該セルの冷却要求度が高いか低いかを判定し、上記冷却要求度が高いときは、上記高温セルの両側の低温セル各々と上記高温セルの間の上記ペルチェ素子に通電し、上記冷却要求度が低いときは上記高温セルの両側の低温セルのうちの温度が低い方の低温セルと上記高温セルの間の上記ペルチェ素子に通電することを特徴とする電池の制御装置。
In any one of claims 7 to 11,
The controller determines whether the degree of cooling demand of the cell is high or low based on the temperature of the high temperature cell, and when the degree of cooling demand is high, the controller determines whether the degree of cooling demand of the cell is high or low, and when the degree of cooling demand is high, the controller is configured to connect each of the low temperature cells on both sides of the high temperature cell to the high temperature cell. When the degree of cooling demand is low, the Peltier element between the low-temperature cell having a lower temperature among the low-temperature cells on both sides of the high-temperature cell and the high-temperature cell is energized. Characteristic battery control device.
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