WO2008007724A1 - Système d'alimentation et véhicule équipé de celui-ci, et procédé de gestion de la température - Google Patents

Système d'alimentation et véhicule équipé de celui-ci, et procédé de gestion de la température Download PDF

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WO2008007724A1
WO2008007724A1 PCT/JP2007/063875 JP2007063875W WO2008007724A1 WO 2008007724 A1 WO2008007724 A1 WO 2008007724A1 JP 2007063875 W JP2007063875 W JP 2007063875W WO 2008007724 A1 WO2008007724 A1 WO 2008007724A1
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Shinji Ichikawa
Tetsuhiro Ishikawa
Tsuyoshi Yano
Kenji Tsuchiya
Masanobu Komae
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • H02M3/1584Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
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    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44Series-parallel type
    • B60K6/445Differential gearing distribution type
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    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N2011/0881Components of the circuit not provided for by previous groups
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    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system having a plurality of power storage units, a vehicle including the power supply system, and a temperature management method, and particularly includes a chemical battery while suppressing the influence on power exchanged with a load device.
  • the present invention relates to a technique for realizing temperature management of a power storage unit.
  • Such a vehicle is equipped with a chargeable / dischargeable power storage unit to supply electric power to the motor or to convert kinetic energy into electric energy and store it during regenerative braking.
  • US Pat. No. 6,60,083,396 discloses an electric motor power management system that provides a desired DC high voltage level for a high voltage vehicle traction system.
  • This electric motor power management system includes a plurality of power supply stages each having a battery and a boost Z-pack DC / DC converter and connected in parallel to provide DC power to at least one inverter. And a controller for controlling the plurality of power supply stages so that the plurality of power supply stages maintain the battery voltage to at least one inverter by uniformly charging and discharging the batteries of the power supply stages.
  • a power storage unit including a chemical battery stores electrical energy using an electrochemical action, so its charge / discharge characteristics are easily affected by temperature.
  • temperature management is performed on chemical batteries mounted on vehicles so that the temperature is maintained within a predetermined temperature range.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 09-0 1 9 0 74 discloses a charge control system that can maintain a battery temperature during charging at an appropriate temperature.
  • This charging control system includes a charger that charges a battery whose endothermic reaction is an endothermic reaction, and a control unit that controls the charging current of the charger according to the state of charge of the battery.
  • the means controls the charging current so that the temperature of the battery is maintained within a predetermined temperature range by absorbing or enduring the battery based on the discharge state, the temperature of the battery, and the charging conditions.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to appropriately control the temperature of the power storage unit while suppressing the influence on the power exchanged with the load device.
  • this Ryoaki is a power supply system having a plurality of power storage units each configured to be chargeable / dischargeable.
  • a power supply system according to the present invention is provided between a power line configured to be able to exchange power between a load device and a power supply system, and a plurality of power storage units and a power line, respectively, And a plurality of charge / discharge control units configured to be able to control Z discharge.
  • the plurality of power storage units include at least one first power storage unit that is a temperature management target and the remaining second power storage unit, and each of the first power storage units corresponds to a power storage state.
  • the power supply system includes a temperature acquisition unit that acquires the temperature of the first power storage unit, a power storage state acquisition unit that acquires the power storage state of the first power storage unit, and the temperature acquired by the temperature acquisition unit
  • a request generation unit that generates a temperature increase request or a cooling request for each of the first power storage units, and a storage unit that has generated a temperature increase request or a cooling request by the request generation unit.
  • At least one first power storage unit among the plurality of power storage units is set as a temperature management target. Then, when a temperature increase request or a cooling request is generated for each of the first power storage units, a current is supplied to the power storage unit in either the charge side or the discharge side based on the thermal reaction characteristics. It should be decided. On the other hand, since the second power storage unit is not subject to temperature control, the charge / discharge current can be determined relatively freely. Therefore, the second power storage unit can perform charge / discharge control according to the power requirement of the load device. Therefore, the temperature management for the first power storage unit and the response to the power request from the load device can be realized at the same time.
  • the power supply system according to the present invention is based on the temperature of the first power storage unit and is a target for flowing to the charge side or the discharge side determined by the current direction determining unit.
  • a target current value determination unit that determines a current value is further provided.
  • control command generation unit performs charge / discharge control corresponding to the first power storage unit so that the current value of the first power storage unit matches the target current value determined by the target current value determination unit.
  • a control command is given to the unit.
  • control command generation unit corresponds to the second power storage unit so as to supply power corresponding to a difference between the total charge / discharge power of the first power storage unit and a power request from the load device.
  • a control command is given to each of the charge / discharge control units.
  • the plurality of power storage units include one first power storage unit and one second power storage unit
  • the control command generation unit is a target current determined by the target current value determination unit. Control instruction to the charge / discharge control unit corresponding to the second power storage unit so as to supply the power corresponding to the difference between the charge / discharge power of the first power storage unit corresponding to the value and the power request from the load device give.
  • the target current value determination unit determines a target current value with reference to a predetermined resistance heat generation characteristic indicating a correspondence between a current flowing through the first power storage unit and a heat generation amount.
  • the first output voltage characteristic is based on a predetermined output voltage characteristic indicating a correspondence between the current flowing through the first power storage unit and the output voltage.
  • a current value limiting unit that limits the target current value determined by the target current value determining unit is further provided.
  • the first power storage unit includes a lithium ion battery.
  • the present invention is a vehicle including any one of the power supply systems described above and a driving force generation unit that receives electric power supplied from the power supply system and generates a driving force.
  • the present invention is a temperature management method for a power storage unit in a power supply system having a plurality of power storage units each configured to be chargeable / dischargeable.
  • the power supply system is provided between a power line configured to be able to exchange power between the load device and the power supply system, and between the plurality of power storage units and the power line, and charging each of the corresponding power storage units.
  • a plurality of charge / discharge control units configured to be controllable.
  • the plurality of power storage units includes at least one first power storage unit that is a temperature management target, Each of the first power storage units changes whether the thermal reaction associated with charging and discharging is an exothermic reaction or an endothermic reaction, depending on the power storage state.
  • the temperature management method includes a temperature acquisition step for acquiring the temperature of the first power storage unit, a power storage state acquisition step for acquiring the power storage state of the first power storage unit, and a temperature acquisition step.
  • a request generation step for generating a temperature increase request or a cooling request for each of the first power storage units based on the measured temperature, and a power storage unit for which the temperature increase request or the cooling request is generated in the request generation step.
  • Based on the thermal reaction characteristics it is determined from the power storage state acquired in the state acquisition step whether the current should flow in the charge side or the discharge side in order to satisfy the temperature increase request or the cooling request.
  • a control command is given to each of the plurality of charge / discharge control units so that the current in the direction determined by the current direction determining step and the current direction determining step flows. And a control command generation step.
  • a value determining step is further included.
  • control command generation step the charge / discharge control corresponding to the first power storage unit so that the current value of the first power storage unit matches the target current value determined in the target current value determination step.
  • a control command is given to the unit.
  • control command generation step corresponds to the second power storage unit so as to supply power corresponding to the difference between the total charge / discharge power of the first power storage unit and the power request from the load device.
  • a control command is given to each of the charge / discharge control units.
  • the plurality of power storage units includes one first power storage unit and one second power storage unit, and in the control command generation step, a target current value determined by the target current value determination unit A control command is given to the charge / discharge control unit corresponding to the second power storage unit so as to supply power corresponding to the difference between the charge / discharge power of the first power storage unit corresponding to the power demand from the load device .
  • the target current value is determined with reference to a predetermined resistance heat generation characteristic indicating a correspondence between the current flowing through the first power storage unit and the heat generation amount. Determine.
  • the target current value is determined. Further included is a current value limiting step for limiting the target current value determined in the step.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle including a power supply system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the converter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a thermal reaction characteristic showing a correspondence between a storage state (SOC) and a thermal reaction of the chemical battery according to the present invention.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the outline of the temperature raising operation and the cooling operation for the power storage unit having the thermal reaction characteristics shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the resistance heat generation characteristic indicating the correspondence between the battery current flowing through the power storage unit and the resistance heat generation amount.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a control structure in the control unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure in the control unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A and FIG. 8B are diagrams for explaining an outline for realizing a temperature raising operation and a cooling operation similar to those in FIG. 4A and FIG. 4B in Modification 1 of the embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a control structure in the control unit according to the first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a processing procedure in the control unit according to the first modification of the embodiment of the present invention. It is a flowchart.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle including a power supply system according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 a schematic configuration showing a main part of vehicle 100 including power supply system 1 according to the embodiment of the present invention will be described.
  • a configuration in which power is exchanged with horse power generation unit 3 for generating a driving force of vehicle 100 is illustrated.
  • the vehicle 100 travels when the driving force generator 3 receives the electric power supplied from the system 1 by the driving force generator 3 and transmits the driving force generated to the wheels (not shown).
  • power supply system 1 having two power storage units will be described as an example of a plurality of power storage units.
  • Power supply system 1 exchanges DC power between driving force generator 3 and power supply system 1 through main positive bus M P L and main negative bus MNL.
  • the driving force generation unit 3 includes a first inverter INV 1, a second inverter I NV 2, a first motor generator MG 1, and a second motor generator MG 2.
  • the HV is an ECU (Hybrid Vehicle Electrical Control Unit). Drive force is generated according to switching commands PWM 1 and PWM 2 from 4.
  • the inverters INV 1 and INV 2 are connected in parallel to the main positive bus MPL and the main negative bus MN L, and each exchanges power with the power supply system 1. That is, inverters INV 1 and INV 2 convert the DC power received via main positive bus MPL and main negative bus MNL into AC power, respectively, and supply them to motor generators MG 1 and MG 2. Furthermore, the inverters I NV 1 and I NV 2 convert the AC power generated by the motor generators MG 1 and MG 2 by receiving the motion energy of the vehicle 100 into DC power during regenerative braking of the vehicle 100, for example. Convert and return to power system 1 as regenerative power. As an example, inverters I NV l and INV 2 are for three phases. It consists of a bridge circuit including switching elements, and generates three-phase AC power by performing switching (circuit opening and closing) operations in response to the switching commands PWM1 and PWM2 received from the HV—ECU4.
  • Motor generators MG 1 and MG2 can generate rotational driving force by receiving AC power supplied from inverters I NV 1 and I NV 2, respectively, and generate AC power by receiving rotational driving force from external force. Configured to be possible.
  • the motor generators MG 1 and MG 2 are three-phase AC rotating electric machines including a rotor in which permanent magnets are embedded. Motor generators MG 1 and MG 2 are each connected to a power transmission mechanism 6 and transmit the generated driving force to wheels (not shown) through driving shaft 8.
  • driving force generating unit 3 When driving force generating unit 3 is applied to a hybrid vehicle, motor generators MG1 and MG2 are mechanically coupled to an engine (not shown) via power transmission mechanism 6 or driving shaft 8. Then, the control is executed by the HV-ECU 4 so that the driving force generated by the engine and the driving force generated by the motor generators MG 1 and MG 2 have an optimal ratio.
  • one motor generator can function exclusively as an electric motor, and the other motor generator can function exclusively as a generator.
  • the HV-ECU 4 executes a pre-stored program so that the motor generator MG is based on the signals transmitted from each sensor (not shown), the driving situation, the rate of change of the accelerator opening, and the stored map. 1. Calculate the target torque and target speed of MG2. ⁇ 1-£ ⁇ 114 generates and generates switching commands PWM1 and PWM2 so that the generated torque and rotation speed of motor generators MG 1 and MG 2 become the calculated target torque and rotation speed, respectively. Apply to force generator 3. '' The HV-ECU4 determines whether each of the motor generators MG1 and MG2 is based on the calculated target torque and target rotational speed, or the actual torque value and actual rotational speed value detected by various sensors (not shown). Is obtained based on the counter electromotive voltages Vm 1 and Vm 2
  • the HV-ECU 4 calculates the power demand value P based on the product of the target torque and the target rotational speed described above, or the product of the actual torque value and the actual rotational speed value, and outputs it to the power system 1. .
  • the power requirement in the driving force generator 3 such as the power-carrying operation (positive value) and the regenerative operation (negative value) can be Notify 1
  • the power supply system 1 includes a smoothing capacitor C, a supply current detection unit 16, a supply voltage detection unit 18, a first converter CONV 1, a second converter CONV 2, and a first power storage unit BAT 1.
  • Second power storage unit BAT 2 battery current detection unit 10-1, 10-2, battery voltage detection unit 12-1, 12-2, battery temperature detection unit 14 1 1, 14-2, control Part 2 is provided.
  • the smoothing capacitor C is connected between the main positive bus MP L and the main negative bus MN L, and reduces the fluctuation component (AC component) included in the power supplied from the converters CONVl and C ON V 2.
  • the supply current detection unit 16 is connected in series to the main positive bus MPL, detects the supply current I h to the driving force generation unit 3, and outputs the detection result to the control unit 2.
  • the supply voltage detection unit 18 is connected between the main positive bus M P L and the main negative bus MNL, detects the supply voltage V h to the driving force generation unit 3, and outputs the detection result to the control unit 2.
  • Converters CONVl and C ON V 2 are connected to the corresponding power storage units BAT 1 and BA
  • T 2 charge Z is configured to be controllable.
  • converters CONV1 and CONV2 perform voltage conversion operations (step-down operation / step-up operation) between the corresponding power storage units BAT 1 and BAT 2 and main positive bus MP L and main negative bus MNL. Controls charging / discharging of power storage units BAT 1 and BAT 2. Specifically, power storage unit BAT 1 and BAT 2 are charged, converters CONV1 and CONV2 step down the voltage between main positive bus MP L and main negative bus MN L, respectively, and charge current is stored in power storage units BAT l, BAT. Supply to 2.
  • converters CONVl and CONV2 boost the battery voltage of power storage units BAT 1 and B AT 2, respectively, to connect main positive bus MP L and main negative bus MNL.
  • the discharge current is supplied through
  • Power storage units BAT 1 and BAT 2 are configured to be charged and discharged by converters CON V 1 and CONV 2, respectively. As will be described later, in the power source and system according to the embodiment of the present invention, one of power storage units BAT 1 and BAT 2 is subject to temperature management. This temperature control target can be fixed in advance or the power storage unit BA
  • the power storage unit that can be a temperature control target has a thermal reaction characteristic that changes whether the thermal reaction associated with each of charging and discharging changes between the exothermic reaction and the endothermic reaction, depending on the storage state.
  • Consists of chemical batteries As an example of such a chemical battery, a lithium ion battery is used. Details of the thermal reaction characteristics of such a chemical battery will be described later.
  • power storage unit BAT 1 is a temperature management target
  • power storage unit BAT 2 does not necessarily need to be composed of a chemical battery as described above, and a power storage element such as an electric double layer capacitor is used. Also good.
  • Battery current detection units 10-1 and 10-2 are connected to one of the two power lines connecting power storage units BAT1 and BAT2 and converters C ⁇ NV1 and CONV2, respectively.
  • the battery currents I b 1 and I b 2 related to the input and output of BAT 2 are detected, and the detection results are output to the control unit 2.
  • Battery voltage detectors 12—1, 12—2 are connected between the two power lines connecting power storage units BAT1, BAT2 and converters CONVl, CONV2, respectively, and power storage units BAT1, BAT2
  • the battery voltages Vb 1 and V b 2 are detected, and the detection results are output to the control unit 2.
  • Battery temperature detection units 14-1 and 14 1 and 2 are arranged close to the battery cells constituting power storage units BAT 1 and BAT 2, respectively, and are the internal temperatures of power storage units BAT 1 and BAT 2. Temperatures Tbl and Tb2 are detected, and the detection results are output to the control unit 2.
  • Control unit 2 includes voltage requirement value Vh * and power requirement value P, supply current Ih, supply voltage Vh, battery currents Ib1, Ib2, and battery voltages Vb1, Vb2.
  • Switching commands PWC 1 and PWC 2 are generated according to the control structure described later based on the battery temperatures T b 1 and T b 2, and the voltage conversion operation in the converters CONV l and C ON V 2 is performed. Control.
  • control unit 2 obtains the battery temperature Tb 1 of the power storage unit BAT 1 subject to temperature management from the battery temperature detection unit 14 1-1, and based on the acquired battery temperature Tb 1, the temperature rise of the power storage unit BAT 1 Generate a request or cooling request.
  • control unit 2 satisfies the temperature increase request or cooling request from the acquired power storage state based on the thermal reaction characteristics of power storage unit BAT 1.
  • control unit 2 determines whether the current should flow in the storage side BAT 1 in the charge side or the discharge side.
  • control unit 2 generates a switching command PWC 1 for flowing a current in the determined direction to power storage unit BAT 1 and provides it to converter CON V 1.
  • control unit 2 performs temperature management of power storage unit BAT 1 by switching the direction of the current flowing through power storage unit BAT 1 according to battery temperature T b 1.
  • control unit 2 determines a target current value of a current that flows to power storage unit BAT 1 in order to perform temperature management based on battery temperature Tb 1 of power storage unit BAT 1. Specifically, the control unit 2 determines the target current value with reference to the resistance heat generation characteristic indicating the correspondence between the battery current I b 1 flowing through the power storage unit BAT 1 and the resistance heat generation amount. That is, the control unit 2 determines the target current value so that the resistive heat generation amount caused by the battery current does not become excessive.
  • control unit 2 when a temperature increase request is generated, control unit 2 is based on an output voltage characteristic indicating a correspondence between battery current Ib1 of power storage unit BAT1 and battery voltage Vb1 of power storage unit BAT1. Therefore, the target current value may be limited. That is, control unit 2 limits the discharge current from power storage unit BAT 1 to a predetermined range in order to maintain battery voltage Vb 1 of power storage unit BAT 1 at a predetermined voltage value or higher.
  • control unit 2 generates a switching command PWC 2 for supplying power corresponding to the difference between the charge / discharge power of the power storage unit BAT 1 and the required power value P L *, and gives it to the converter CON V 2. That is, the control unit 2 converts the converter CON V 2 so that the influence of the current flowing in the power supply system 1 does not reach the outside of the power supply system 1 (the driving force generation unit 3) in order to satisfy the temperature increase request or the cooling request. And charge Z discharge of power storage unit BAT 2 are controlled.
  • the driving force generator 3 corresponds to the “load device”
  • the main positive bus MP L and the main negative bus MN correspond to the “power line”
  • the converters CON V 1 and C ON V 2 Corresponds to “multiple charge / discharge control units”
  • the battery temperature detection unit 14-11 corresponds to “temperature acquisition unit”.
  • converter CON VI is configured to include a bidirectional type of chopper circuit as an example, and includes chopper circuit 4 OA and smoothing capacitor C 1.
  • Chopper circuit 4 OA can supply power bidirectionally. Specifically, the chopper circuit 4 OA boosts the discharge current from the power storage unit BAT 1 in response to the switching command PWC 1 from the control unit 2 (FIG. 1) and drives the driving force generation unit 3 (FIG. 1). In addition to being able to be supplied, the regenerative power received from the driving force generator 3 can be stepped down and supplied to the power storage unit BAT 1 as a charging current.
  • the chopper circuit 4 OA includes a positive bus LN1A, a negative bus, a line LN1 C, a distribution, a line LN1 B, transistors Q 1A and Q1 B that are switching elements, and diodes D 1A and D. 1 B and inductor L 1 are included.
  • Positive bus LN 1 A has one end connected to the collector of transistor Q 1 A and the other end connected to main positive bus MP L.
  • Negative terminal f spring LN1 C has one end connected to the negative side of power storage unit BAT 1 and the other end connected to main negative bus MNL.
  • Transistors Q 1 A and Q 1 B are connected in series between positive bus LN1 A and negative bus LN1 C.
  • the collector of the transistor Ql A is connected to the positive bus LN1 A
  • the emitter of the transistor Q1B is connected to the negative bus LN1 C.
  • diodes D 1 A and D 1 B that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collector emitters of the transistors Q 1 A and Q 1 B, respectively.
  • the inductor L 1 is connected to a connection point between the transistor Q 1 A and the transistor Q 1 B.
  • Wiring L N 1 B has one end connected to the positive side of power storage unit B A T 1 and the other end connected to inductor L 1.
  • Smoothing capacitor C 1 is connected between wiring L N 1 B and negative bus L N 1 C, and reduces the AC component included in the DC voltage between wiring L N 1 B and negative bus L N 1 C. Since converter COONV 2 has the same configuration and operation as converter COONV 1 described above, detailed description will not be repeated.
  • either the exothermic reaction or the endothermic reaction of the thermal reaction associated with charging and discharging changes depending on the state of charge (SOC).
  • SOC state of charge
  • the heat reaction related to the change in the entry port pepy is determined by the amount of heat generated and the amount of heat absorbed depending on the amount of change in the storage state.
  • the amount of heat actually generated corresponds to the integral value (area) of the section where the storage state has changed. Therefore, the amount of heat generated is correlated with the magnitude of the battery current. It is determined depending on the state difference of the storage state actually changed. In this way, it is possible to satisfy both the temperature increase request and the cooling request of the power storage unit simply by determining the correct current direction (charge side or discharge side) according to the power storage state of the power storage unit. It is not necessary to determine the current value.
  • a current may be supplied to the discharge side. If the state of charge is greater than the state value S1 and less than the state value S3, a current may be passed through the charging side.
  • the state of charge is smaller than the state value S1, or if the state of charge is larger than the state value S3, it is only necessary to supply a current to the charging side. If it is larger than the value S1 and smaller than the state value S3, it is sufficient to pass a current to the discharge side.
  • SOC storage state
  • various well-known means can be used.
  • the calculation is based on the battery voltage (open circuit voltage value) generated when the power storage unit is in the open circuit state.
  • FIG. 4B shows a case where the power storage state of power storage unit BAT 1 is state value S 2 (state value S 1, state value S 2, state value S 3) in FIG.
  • FIG. 4A shows a case where the power storage unit BAT 1 is operated to rise in temperature.
  • Fig. 4B shows the case where the battery BAT 1 is cooled.
  • the storage state of power storage unit BAT 1 is the state value shown in FIG.
  • the temperature raising operation can be performed by passing the current on the charging side to the battery unit BAT1. Therefore, as shown in FIG. 4A, battery current I b 1 is supplied from converter CON VI toward power storage unit BAT 1.
  • converter CONV2 uses battery current supplied from converter CONV1 to power storage unit BAT 1. Control is performed so that power P L corresponding to the required power is supplied while compensating power P 1 corresponding to I b 1. That is, the power storage unit BAT 2 discharges the battery current I b 2 corresponding to the power obtained by adding the power P 1 to the required power L * (subtracting the negative value). Further, referring to FIG. 3 and FIG. 4B, when the power storage state of power storage unit BAT 1 is state value S 2 shown in FIG. 3, a current on the discharge side is caused to flow through power storage unit BAT 1. Cooling operation can be performed. Therefore, as shown in FIG. 4B, battery current I b 1 is supplied from power storage unit BAT 1 to converter CON V 1.
  • power storage unit BAT 2 discharges battery current I b 2 corresponding to the power obtained by subtracting power P 1 from the required power.
  • the power storage unit BAT 2 is charged with power corresponding to the difference between the power P 1 and the required power L *.
  • converters CONVl and CONV 2 shown in FIG. 4A and FIG. 4B can be realized by various methods.
  • converter C ON V 1 is used as described later.
  • the converter CONV2 is controlled in the voltage control mode.
  • the temperature management of the power storage unit is realized by using the thermal reaction related to the entropy change of the chemical battery.
  • a power storage unit including a chemical battery in addition to the thermal reaction related to the entropy change, there is a resistive heat generation caused by the battery current. Therefore, especially during the cooling operation, the target current value is determined so that the amount of resistive heat generated by the battery current does not become excessive.
  • the resistance heat generation characteristic indicating the correspondence between the battery current I b 1 flowing in the power storage unit BAT 1 and the resistance heat generation amount will be described.
  • Resistive heat generation due to battery current I b 1 is caused by internal resistance caused by the polarization action of power storage unit BAT 1.
  • the effect of this polarization action increases as the temperature of the battery BAT 1 decreases, so that the internal resistance increases as the battery temperature Tb 1 decreases. Therefore, the larger the battery current Ib1, the smaller the battery temperature Tb1.
  • the amount of heat generated by resistance in power storage unit BAT 1 increases. Note that the amount of heat generated by resistance depends on the absolute value of the battery current I b 1 and therefore does not depend on the direction of flow (charge side or discharge side).
  • control unit 2 performs temperature management by referring to the resistance heat generation characteristic indicating the correspondence between the battery current Ib1 and the resistance heat generation based on the battery temperature Tb1 of the power storage unit BAT1. Therefore, the target current value for the battery current I b 1 to be supplied is determined.
  • the target current value of the battery current I b 1 is limited so that the resistance heat generation amount does not exceed the heat absorption amount due to the thermal reaction related to the entropy change.
  • control unit 2 Referring to FIG. 6, a control structure in control unit 2 according to the embodiment of the present invention will be described.
  • the control structure according to the embodiment of the present invention includes a switching command PWC for instructing charge / discharge control operation in converters CONV1, C ON V 2 so that power storage units BAT 1, BAT 2 perform desired charge / discharge. 1, generates PWC2.
  • the control structure according to the embodiment of the present invention includes a request generation unit 50, a storage state (SOC) calculation unit 52, a current direction determination unit 54, a target current value determination unit 56, and a current value limit unit 58.
  • the selection unit 60, the current control unit ICTRL 1, and the voltage control unit VCTRL 1 are included.
  • request generation unit 50 determines whether there is a need for a temperature increase request or a cooling request in power storage unit BAT 1, and determines the determination result as current direction determination unit 54, Output to current value limiting unit 58 and selection unit 60. Specifically, the request generation unit 50 compares the battery temperature Tb 1 of the power storage unit BAT 1 with a predetermined temperature control value Tb 1 *, and a deviation equal to or greater than a predetermined threshold temperature is detected between the two. If this occurs, a temperature increase request or a cooling request is generated.
  • the storage state calculation unit 52 includes the battery temperature T b 1, the battery current I b 1, and the battery voltage Vb obtained from the battery temperature detection unit 14-1, the battery current detection unit 10-1 and the battery voltage detection unit 12-1, respectively. Based on 1, the storage state (SOC) of power storage unit BAT 1 calculate. As an example, the storage state calculation unit 52 determines the battery current I b 1 based on the open circuit voltage characteristic indicating the correspondence between the storage state and the open circuit voltage value obtained experimentally in advance at the battery temperature Tb l. The provisional SOC is calculated from the open circuit voltage value derived from the battery voltage Vb1. In addition, the storage state calculation unit 52 calculates the integrated value of the battery current lb 1 ⁇ corrected SOC. Then, the storage state calculation unit 52 adds the provisional SOC and the correction SOC and sequentially calculates the storage state (SOC).
  • SOC storage state
  • the current direction determining unit 54 is configured to satisfy the temperature increase request or the cooling request from the request generating unit 50 and It is determined in which direction on the discharge side the current should flow. Specifically, the current direction determination unit 54 acquires the storage state of the storage unit BAT 1 from the storage state calculation unit 52, and uses the endothermic reaction and the Determine which direction of current (charge / discharge) each exothermic reaction corresponds to. Then, the current direction determination unit 54 outputs the determination result to the target current value determination unit 56.
  • Target current value determination unit 56 determines target current value I b 1 * associated with charge Z discharge determined by current direction determination unit 54 based on battery temperature T b 1 of power storage unit B AT 1. That is, the target current value determination unit 56 determines the target current value I b 1 * based on the relationship between the heat absorption and heat generation amount due to the thermal reaction related to the entropy change and the resistance heat generation amount. Specifically, the target current value determination unit 56 refers to a predetermined resistance heat generation characteristic indicating the correspondence between the battery current I b 1 flowing in the power storage unit BAT 1 and the heat generation amount, and determines the predetermined value at the time of temperature rise.
  • the target current value I b 1 * is determined so as to generate a resistive heat generation amount, and at the time of cooling, the resistive heat generation amount does not exceed the heat absorption amount due to the thermal reaction related to the change in the inlet port Determine the target current value I b 1 *.
  • the target current value determination unit 56 typically sets the charge side to a negative value (one to determine whether the current should flow in the direction of deviation or deviation on the charge side or the discharge side with respect to the power storage unit BAT1. Value) and the discharge side is a positive value (+ value), and the target current value I b 1 * is output. Then, the target current value determination unit 56 outputs the target current value I b 1 * at the time of cooling to the selection unit 60, and outputs the target current value I b 1 * at the time of temperature rise to the current value limiting unit 58. .
  • the current value limiting unit 58 determines that a temperature increase request is generated by the request generating unit 50. Is determined by the target current value determination unit 56 based on a predetermined output voltage characteristic indicating the correspondence between the discharge current of power storage unit BAT 1 and the battery voltage Vb 1 of power storage unit BAT 1. Limit the target current value I b 1 *. That is, at the time of temperature rise, the target current value determining unit 56 determines the target current value I b 1 * so as to flow as much current as possible, but if the discharge current of the power storage unit BAT 1 becomes too large, The output voltage may drop excessively due to the voltage drop caused by the internal resistance. Therefore, current value limiting unit 58 limits target current value I b 1 * at the time of temperature rise so as to maintain the output voltage of power storage unit BAT 1 at or above a predetermined lower limit value.
  • current value limiting unit 58 selects an output voltage characteristic according to battery temperature Tb 1 of power storage unit BAT 1 from among a plurality of output voltage characteristics obtained experimentally in advance for each battery temperature. Based on the selected output voltage specification, the target current value I b 1 * at the time of temperature rise is limited so as not to exceed the predetermined upper limit value. The current value limiting unit 58 outputs the target current value #I b 1 * after the limitation to the selection unit 60.
  • the selection unit 60 determines whether the cooling target current value I b 1 * received from the target current value determination unit 56 and the temperature increase received from the current value limiting unit 58 according to the determination result received from the request generation unit 50.
  • One of the target current values # I b 1 * is output to the current control section I CTRL 1.
  • Current control unit I CTR L 1 generates switching command PWC 1 so that battery current I b 1 of power storage unit B AT 1 matches the target current output from selection unit 60.
  • the current control unit I CTR L 1 includes a subtraction unit 62, a PI control unit 64, and a modulation unit 66.
  • the subtraction unit 62 and the PI control unit 64 constitute a current feed pack control element.
  • Subtraction unit 62 calculates a deviation between the target current value output from selection unit 60 and battery current I b 1 of power storage unit BAT 1, and outputs the calculated deviation to PI control unit 64.
  • the PI control unit 64 includes at least a ratio element (P: proportional element) and an integral element (I: integral element), and outputs a control output corresponding to the deviation output from the subtraction unit 62 with a predetermined gain and time constant. According to the output.
  • P proportional element
  • I integral element
  • the modulation unit 66 controls the carrier wave generated by the oscillation unit (not shown) and the ⁇ ⁇ control. Compared with the control output from section 64, a switching command PWC 1 is generated.
  • the control output output from the PI control unit 64 corresponds to the duty ratio of the converter CONV1 to the transistor Q1A or Q1B (Fig. 2).
  • the converter CON VI operates in the current control mode ( Figures 4A and 4B).
  • the voltage control unit VCTRL 1 causes the power storage unit BAT 2 to supply power corresponding to the difference between the charge / discharge power of the power storage unit B AT 1 and the power requirement value P L * from the driving force generation unit 3. Apply the switching command PWC 2 to the corresponding converter CONV 2. That is, the voltage control unit VCTRL 1 generates the switching command PWC 2 so that the supply voltage V h to the driving force generation unit 3 matches the voltage requirement value Vh *.
  • the supply voltage V h is determined according to the power transfer balance between the power supply system 1 and the driving force generator 3. That is, the supply voltage Vh decreases if the supply power is small compared to the power requirement of the driving force generator 3.
  • voltage control unit V C TRL 1 includes a subtraction unit 72, a PI control unit 74, and a modulation unit 76.
  • the subtraction unit 72 and the PI control unit 74 constitute a voltage feedback control element.
  • Subtraction unit 72 calculates a deviation between voltage requirement value V h * from driving force generation unit 3 and battery voltage Vb 2 of power storage unit B AT 2, and outputs the calculated deviation to PI control unit 74.
  • the PI control unit 74 includes at least a proportional element and an integral element, and outputs a control output corresponding to the deviation output from the subtraction unit 72 according to a predetermined gain and time constant.
  • the modulation unit 76 compares the carrier wave (carrier wave) generated by the oscillation unit (not shown) with the control output from the PI control unit 74, and generates the switching command PWC2.
  • the control output from the PI control unit 74 is the converter CONV2 transformer. Corresponds to the duty ratio for Gistor Q 2 A or Q 2 B ( Figure 2).
  • converter CONV2 operates in the voltage control mode (Figs. 4A and 4B).
  • the storage state (SOC) calculation unit 52 corresponds to a “storage state acquisition unit”
  • the request generation unit 50 corresponds to a “request generation unit”
  • the current direction determination unit 54 Corresponding to ⁇ Direction determination unit ''
  • Current control unit I CTRL 1 Force S Corresponding to ⁇ Control command generation unit ''
  • Target current value determination unit 56 corresponds to ⁇ Target current value determination unit ''
  • Current value limiting unit 58 Corresponds to the “current value limiter”.
  • control unit 2 With reference to FIG. 7, a processing procedure in control unit 2 according to the present embodiment will be described.
  • Control unit 2 obtains battery temperature T b 1 of power storage unit B A T 1 (step S 100). Further, the control unit 2 acquires the power storage state of the power storage unit BAT 1 (step S 102). Then, control unit 2 determines whether or not to generate a temperature increase request or a cooling request for power storage unit BAT 1 based on battery temperature T b 1 acquired in step S100 (step S104).
  • control unit 2 determines the heat of power storage unit BAT 1 from the power storage state of power storage unit BAT 1 acquired in step S 102. Based on the reaction characteristics, it is determined in which direction the current should flow in the charge side and the discharge side in order to satisfy the temperature rise requirement (step S106). In addition, the control unit 2 refers to the resistance heat generation characteristic of the power storage unit BAT 1 based on the battery temperature Tb1 of the power storage unit BAT 1 acquired in step S1 ⁇ 0, and stores the power storage unit BAT accompanying charging / discharging. The target current value for 1 is determined (step S108). Further, control unit 2 limits the target current value determined in step S 1 08 based on the output voltage characteristic of power storage unit BAT 1 (step S 1 10).
  • control unit 2 determines that battery current I bl of power storage unit BAT 1 flows in the direction determined in step S 106, and its value is determined in step S 1 ° 8 or S 1 10.
  • a switching command PWC 1 for the converter CONV 1 is generated so as to coincide with the target current value (step S 1 12).
  • control unit 2 controls the supply voltage Vh so that it matches the voltage request value Vh *. Generate switching command PWC 2 for converter CONV2 (step S 114). Then, the control unit 2 returns to the first process.
  • control unit 2 determines the thermal reaction characteristics of power storage unit BAT 1 from the power storage state of power storage unit BAT 1 acquired in step S 102. Based on the above, it is determined whether the current should flow in the charge side or the discharge side in order to satisfy the cooling requirement (step S 116). In addition, the control unit 2 refers to the resistance thermal characteristics of the power storage unit BAT 1 based on the battery temperature Tb1 of the power storage unit BAT 1 acquired in step S100, and stores the power storage unit BAT associated with charging / discharging. The target current value for 1 is determined (step S 118).
  • control unit 2 causes the battery current I b 1 of the power storage unit BAT 1 to flow in the direction determined in step S 1 16, and the value is the target current determined in step S 1 18.
  • a switching command PWC 1 for converter CON V 1 is generated so as to match the value (step S 120).
  • control unit 2 generates a switching command PWC 2 for the converter CON V 2 so that the supply voltage Vh matches the voltage request value Vh * (step S 114). Then, the control unit 2 returns to the first process.
  • control unit 2 shifts to a normal control mode (step S122). Then, the control unit 2 returns to the first process.
  • the “normal control mode” here is not limited to a specific control mode, but as an example, a configuration in which both the converter CONVl and CONV2 are controlled in the voltage control mode, and the converter CONVl, A configuration that controls both CONV2 in the current control mode is preferable.
  • the power storage unit BAT 1 is set as a temperature management target. Then, when it is determined that a temperature increase request or a cooling request is generated for power storage unit BAT 1, current in either the charge side or the discharge side with respect to power storage unit BAT 1 is determined based on the thermal reaction characteristics. It is decided whether to flow.
  • power storage unit BAT 2 is not subject to temperature control, so the charge / discharge current can be determined relatively freely. Therefore, for the battery BAT 2, the power of the load device Charge / discharge control according to demand can be performed. Therefore, it is possible to simultaneously achieve temperature management for power storage unit BAT 1 and response to power requests from the load device, while suppressing the effect on power exchanged with the load device, while maintaining appropriate temperature control for the power storage unit. Can be realized.
  • the target current value associated with charge Z discharge is determined based on the resistance heat generation characteristic indicating the correspondence between the battery current flowing through the power storage unit and the heat generation amount. For this reason, when cooling is required, the battery current is determined so that the amount of heat generated by resistance does not exceed the amount of heat absorbed by the thermal reaction associated with the entropy change. Furthermore, when a temperature increase is requested, the target current value is limited so that the output voltage of the power storage unit is maintained at a predetermined lower limit value or more. As a result, the optimum target current value at the time of the cooling request and the temperature increase request can be determined, so that more efficient temperature management of the power storage unit can be realized.
  • the control of the battery current I b 1 of the converter CONV 1 that is a temperature management target and the control of the power supplied to the driving force generation unit 3 are compatible. be able to.
  • the electric power supplied to the driving force generator 3 corresponds to the sum of the electric power output from the converters CO NV 1 and CO NV 2, and therefore the electric power supplied to the driving force generator 3 and the converter CO NV
  • By controlling the power output from 2 it is also possible to indirectly control the power flowing through the converter CONV 1 that is the temperature management target, that is, the battery current I b 1.
  • the battery current I of the converter CO NV 1 subject to temperature management is controlled by controlling the battery current I b 2 of the converter CONV 2 that is not subject to temperature management.
  • a configuration for indirectly controlling b 1 will be described. Since the power supply system according to the first modification of the embodiment of the present invention is the same as power supply system 1 shown in FIG. 1 except for the control structure in the control unit, detailed description will not be repeated.
  • FIG. 8A and FIG. 8B an outline for realizing the temperature raising operation and the cooling operation similar to those in FIG. 4A and FIG. 4B in Modification 1 of the embodiment of the present invention will be described. To do.
  • FIG. 8A shows a case where power storage unit BAT 1 is operated to rise in temperature.
  • Fig. 8B shows the case where power storage unit BAT 1 is cooled.
  • the converter is configured to supply power corresponding to the difference between the charge / discharge power corresponding to the target current value of the power storage unit BAT 1 and the required power value P L * from the driving force generating unit 3.
  • battery current I b 1 of power storage unit BAT 1 can be indirectly controlled. Therefore, in the first modification of the embodiment of the present invention, the converter C ON V 2 is controlled in the current control mode, while the converter C ON V 1 is controlled in the voltage control mode, whereby the power storage unit BAT 1 Realizes temperature control.
  • control unit 2 A With reference to FIG. 9, a control structure in control unit 2 A according to the first modification of the embodiment of the present invention will be described.
  • the control structure according to the first modification of the embodiment of the present invention is the same as the control structure according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 6 except that the current control unit ICTRL 1 and the voltage control unit VCT RL 1 are replaced with a current control unit ICTRL. 2 and a voltage control unit V CTRL 2 are arranged.
  • Current control unit ICTRL 2 generates a switching command PWC 2 for controlling converter CONV 2 so that battery current I b 1 of power storage unit BAT 1 matches the target current value output from selection unit 60. To do.
  • current control unit ICTRL 2 includes a multiplication unit 80, subtraction units 82 and 86, a division unit 84, a PI control unit 74, and a modulation unit 76. Where subtractor 86 and The PI control unit 74 constitutes a current feedback control element.
  • Multiplication unit 80 multiplies (multiplies) the target current value output from selection unit 60 and battery voltage Vbl of power storage unit BAT1 to calculate target power P1 * of power storage unit BAT1, and subtracts it. Output to part 82.
  • the subtraction unit 82 calculates the target power P 2 * of the power storage unit BAT 2 from the deviation between the power demand value P L * from the driving force generation unit 3 and the target power P 1 * of the power storage unit BAT 1, and divides Part
  • the target power P 2 * output from the subtracting unit 82 is output so as to have a negative value (one value) on the charge side and a positive value (+ value) on the discharge side.
  • Dividing unit 84 divides (divides) target power P 2 * of power storage unit BAT 2 received from subtracting unit 82 by battery voltage Vb 2 of power storage unit BAT 2 to obtain a target current value I b 2 of power storage unit BAT 2. * Is calculated and output to the subtractor 86.
  • the subtracting unit 86 includes the target current value I b 2 * output from the dividing unit 84 and the power storage unit BA.
  • the deviation of T 2 from the battery current I b 2 is calculated, and the calculated deviation is output to the PI control unit 74.
  • the PI control unit 74 includes at least a proportional element and an integral element, and outputs a control output corresponding to the deviation output from the subtracting unit 86 according to a predetermined gain and time constant.
  • the modulation unit 76 compares the carrier wave (carrier wave) generated by the oscillation unit (not shown) with the control output from the PI control unit 74, and generates the switching command PWC2. With the control structure as described above, the converter CON V 2 is in current control mode.
  • the voltage control unit V C TRL 2 generates the switching command PWC 1 so that the supply voltage Vh to the driving force generation unit 3 matches the voltage request value Vh *.
  • the voltage control unit V C TRL 2 includes a subtraction unit 70, a PI control unit 64, and a modulation unit 66.
  • the subtraction unit 70 and the PI control unit 64 constitute a voltage feedback control element.
  • Subtraction unit 70 calculates a deviation between voltage requirement value Vh * from driving force generation unit 3 and battery voltage Vb 2 of power storage unit BAT 2, and outputs the calculated deviation to PI control unit 64.
  • PI control unit 64 provides a predetermined control output according to the deviation output from subtraction unit 72. Output according to the time constant of the gain.
  • Modulating unit 66 compares the carrier wave (carrier wave) generated by an oscillating unit (not shown) with the control output from PI control unit 64, and generates switching command PWC1.
  • the converter CON VI operates in the voltage control mode (Figs. 8A and 8B).
  • control unit 2 A With reference to FIG. 10, a processing procedure in control unit 2 A according to the first modification of the embodiment of the present invention will be described.
  • Control unit 2 A obtains battery temperature Tb 1 of power storage unit B A T 1 (step S 20).
  • control unit 2A acquires the storage state of power storage unit BAT 1 (step S202). Then, control unit 2A determines whether to generate a temperature increase request or a cooling request for power storage unit BAT 1 based on battery temperature T b 1 acquired in step S200 (step S204). .
  • control unit 2 A uses power storage state power of power storage unit BAT 1 acquired in step S 202 to Based on the thermal reaction characteristics, it is determined whether the current should flow in the charge side or the discharge side in order to satisfy the temperature rise requirement (step S 20 6). Further, control unit 2A refers to the resistance heat generation characteristic of power storage unit BAT 1 based on battery temperature T b 1 of power storage unit BAT 1 obtained in step S200, and stores the power storage unit associated with charging / discharging. The target current value for BAT 1 is determined (step S 2 08).
  • control unit 2 A limits the target current value determined in step S 208 based on the output voltage characteristic 1 of the power storage unit BAT 1 (step S 210). Then, the control unit 2 A The battery current I b 1 of power storage unit BAT 1 flows in the direction determined in step S 206, and its value matches the target current value determined in step S 208 or S 210. A switching command PWC 2 for the converter CON V 2 is generated (step S 212).
  • control unit 2 A generates a switching command PWC 1 for the converter CON V 1 so that the supply voltage Vh matches the voltage request value Vh * (step S1). S 214). Then, the control unit 2 A returns to the first process.
  • control unit 2 A determines the thermal reaction of power storage unit BAT 1 from the power storage state power of power storage unit BAT 1 obtained in step S 202. Based on the characteristics, it is determined whether the current should flow in the charge side or the discharge side in order to satisfy the cooling requirement (step S 2 16). In addition, the control unit 2A refers to the resistance heat generation characteristic of the power storage unit BAT 1 based on the battery temperature Tb 1 of the power storage unit BAT 1 acquired in step S200, and stores the power storage unit BAT 1 associated with charging and discharging. The target current value is determined (step S2 18).
  • control unit 2 A causes battery current I b 1 of power storage unit BAT 1 to flow in the direction determined in step S 216, and its value is equal to the target current value determined in step S 218.
  • a switching command PWC 2 for the converter CON V 2 is generated so as to match (step S 220).
  • control unit 2 A generates switching command PWC 1 for converter CONV1 so that supply voltage Vh matches voltage required value Vh * (step S214). Then, the control unit 2 A returns to the first process.
  • control unit 2A shifts to a normal control mode (step S222). Then, the control unit 2A returns to the first process.
  • the “normal control mode” here is not limited to a specific control mode, but as an example, a configuration in which both the converter CONVl and CONV2 are controlled in the voltage control mode, and the converter CONVl, A configuration that controls both CONV2 in the current control mode is preferable.
  • a load device is provided for converter CON V 2 that supplies power jointly with converter C ONV 1 corresponding to power storage unit BAT 1 to be temperature-controlled. Generates a switching command in response to the power demand from. Therefore, compared to the above-described embodiment of the present invention, it is possible to respond more reliably to the power request from the load device. Can do.
  • the present invention can be applied to a power supply system having three or more power storage units in addition to the power supply system having two power storage units described above.
  • FIG. 11 a schematic configuration showing a main part of vehicle 100 # provided with power supply system 1 # according to the second modification of the embodiment of the present invention will be described.
  • the vehicle 100 # is a vehicle 100 shown in FIG. 1 in which a power supply system 1 # is arranged in place of the power supply and system 1, and the driving force generator 3 and the HV—ECU 4 are the same. The explanation will not be repeated.
  • Power supply system 1 # is the converter CON in the power supply system 1 shown in Figure 1.
  • the power supply system 1 # like the power supply system 1 shown in Fig. 1, has a battery current detection section, battery voltage detection section, and battery temperature detection section corresponding to each converter, and a smoothing capacitor C and supply current detection. Section 16 and supply voltage detection section 18 '(none of which are shown).
  • First group power supply unit 20 OA includes converters CON V 1 1 to CONV 1 —N and corresponding power storage units BAT 1 _ 1 to BAT 1 —N.
  • Second group power supply unit 200B includes converters CON V 2-1 to CONV 2-M and corresponding power storage units BAT 2-1 to 13-chome 2-1 ⁇ .
  • one of the first group power supply unit 200A and the second group power supply unit 200B is a temperature management target.
  • This temperature management target can be fixed in advance, or can be switched at any time according to the storage state (SOC) of each power storage unit, the battery temperature, and the like.
  • SOC storage state
  • the number of power storage units included in first group power supply unit 200A or second group power supply unit 200B may be configured to be changeable.
  • the power storage units BAT 1- 1 to BAT 1-N included in the first group power supply unit 200A are charged and discharged according to the storage state. It includes a chemical battery (such as a lithium ion battery) having a thermal reaction characteristic that changes whether the thermal reaction associated with the heat generation is an exothermic reaction or an endothermic reaction.
  • a chemical battery such as a lithium ion battery
  • the power storage units BAT 2-1 to B AT 2 -M included in the second group power supply unit 200 B are not necessarily as described above. It does not have to be a chemical battery, and an electric storage element such as an electric double layer capacitor may be used.
  • the control unit 2 # acquires the battery temperatures of the power storage units B AT I— 1 to BAT 1-N included in the first group power supply unit 200A, which is a temperature management target, and based on the acquired battery temperatures, BAT 1-1 — Determines whether there is a temperature increase request or cooling request in each of BAT 1-N. Then, if it is determined that a temperature increase request or a cooling request is generated in any of the power storage units BAT 1-1 to BAT 1-N, the control unit 2 # determines whether the power storage state of the power storage unit and the thermal reaction are present.
  • control unit 2 # On the basis of the thermal reaction characteristics indicating the response to the above, in order to satisfy the temperature increase request or the cooling request, it is determined whether the current should flow in the charge side or the discharge side for the power storage unit. Further, control unit 2 # generates a switching command for flowing a current in the determined direction to the power storage unit, and provides it to the corresponding converter. Thus, control unit 2 # switches the direction of the current flowing through each power storage unit according to the battery temperature of power storage units BAT 1 1-1 to BAT 1-N included in first group power supply unit 20OA. Then, temperature control of power storage unit BAT 1- 1 to: BAT 1-N is performed.
  • Control unit 2 # determines a target current value of a current to be supplied to each power storage unit in order to perform temperature management based on the battery temperature of the power storage unit at which a temperature increase request or a cooling request is generated.
  • control unit 2 # supplies the converter CON V 2-1 to 2-2 included in the second group power supply unit 20 OB so as to supply the driving force generation unit 3 with power corresponding to the power requirement value P L *.
  • the driving force generator 3 corresponds to the “load device”
  • the main positive bus MP L and the main negative bus MN correspond to the “power line”
  • the converter CO NV 1— 1 to 1—N and CONV 2-1-2 1 M correspond to “multiple charge / discharge control units”.
  • the same effect as that of the embodiment of the present invention can be obtained even when it is constituted by three or more power storage units.
  • the number of converters and power storage units can be designed relatively freely according to the power requirement of the load device. Therefore, it is possible to realize a power supply system that can supply power to various load devices of various sizes and types, and a vehicle equipped with the power supply system.
  • the configuration using the driving force generator including two motor generators as an example of the load device has been described, but the number of motor generators is not limited.
  • the load device is not limited to the driving force generator that generates the driving force of the vehicle, and can be applied to both a device that only consumes power and a device that can both consume and generate power. it can.
  • the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive.
  • the scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

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Description

明細書 電源システムおよびそれを備える車両、 ならびに温度管理方法 技術分野
この発明は、 複数の蓄電部を有する電源システムおよびそれを備える車両、 な らびに温度管理方法に関し、 特に負荷装置との間の授受電力への影響を抑制しつ つ、 化学電池を含んで構成される蓄電部の温度管理を実現する技術に関する。 背景技術
近年、 環境問題を考慮して、 電気自動車、 ハイブリッド自動車、 燃料電池車な どのように、 電動機を駆動力源とする車両が注目されている。 このような車両は、 電動機に電力を供給したり、 回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変 換して蓄えたりするために、 充放電可能な蓄電部を搭載している。
このような電動機を駆動力源とする車両において、 加速性能や走行持続距離な どの走行性能を高めるためには、 蓄電部の充放電容量をより大きくすることが望 ましい。 蓄電部の充放電容量を大きくするための方法として、 複数の蓄電部を搭 載する構成が提案されている。
たとえば、 米国特許第 6, 6 0 8 , 3 9 6号明細書には、 高電圧車両牽引シス テムに所望の直流高電圧レベルを提供する電動モータ電源管理システムが開示さ れている。 この電動モータ電源管理システムは、 それぞれが電池とブースト Zパ ック直流 ·直流コンバータとを有しかつ並列に接続された、 少なくとも 1つのィ ンバータに直流電力を提供する複数の電源ステージと、 複数の電源ステージの電 池を均等に充放電させて複数の電源ステージが少なくとも 1つのインバータへの 電池電圧を維持するように複数の電源ステージを制御するコントローラとを備え る。
一方で、 化学電池を含んで構成される蓄電部は、 電気化学的な作用を利用して 電気エネルギーを蓄えるので、 その充放電特性は温度の影響を受けやすい。 一般 的に、 低温になるほど、 化学電池の充放電性能が低下する一方、 高温になるほど、 化学電池の劣化を促進させるおそれがある。 そのため、 車両に搭載される化学電 池に対しては、 その温度が所定の温度範囲内に維持されるように温度管理が行な われる。
このような化学電池の温度管理を実現する一方法として、 充放電に伴うェント 口ピー変化を利用する方法が知られている。 すなわち、 化学電池では、 充放電に よる蓄電状態の変化に伴ってェント口ピーが変化し、 このェントロピーの変化に 由来して発熱反応または吸熱反応を生じる。 特に、 リチウムイオン電池などでは、 このような反応熱量が比較的大きい。 発熱反応および吸熱反応のいずれが生じる のかは、 蓄電状態や流れる電流に応じて定まるので、 蓄電状態に応じて、 電池電 流を適切に決定することで、 蓄電部の温度管理が可能となる。
たとえば、 特開平 0 9— 0 1 9 0 7 4号公報には、 充電時の電池温度を適性温 度に保つことのできる充電制御システムが開示されている。 この充電制御システ ムによれば、 充電時の化学反応が吸熱反応である電池を充電する充電器と、 電池 の充電状態に応じて充電器の充電電流を制御する制御手段とを備え、 当該制御手 段は、 放電状態、 電池の温度および充電条件に基づき電池を吸熱または努熱させ ることによって、 電池の温度が所定の温度範囲内に保持されるように充電電流を 制御する。
上述の特開平 0 9— 0 1 9 0 7 4号公報に開示される充電制御システムでは、 その名称のとおり、 充電時においてのみ蓄電部の温度管理が可能である。 そのた め、 走行状況に応じて蓄電部の充電/放電が頻繁に切換られるような車両 (たと えば、 ハイブリッド車両など) においては、 十分な温度管理を行なうことはでき なかった。 さらに、 蓄電部における温度管理の実行中、 すなわち充電中には、 負 荷 (モータなど) からの電力要求を十分に満足させることができず、 車両の走行 性能が制約されるという問題もあった。 発明の開示
この発明は、 このような問題点を解決するためになされたものであって、 その 目的は、 負荷装置との間の授受電力への影響を抑制しつつ、 蓄電部を適切に温度 管理可能な電源システムおよびそれを備える車両、 ならびに温度管理方法を提供 することである。
この発明のある局面によれば、 この亮明は、 各々が充放電可能に構成された複 数の蓄電部を有する電源システムである。 この発明に係る電源システムは、 負荷 装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、 複数の蓄電 部と電力線との間にそれぞれ設けられ、 各々が対応の蓄電部の充電 Z放電を制御 可能に構成された複数の充放電制御部とを備える。 そして、 複数の蓄電部は、 温 度管理対象となる少なくとも 1個の第 1の蓄電部と、 残余の第 2の蓄電部とを含 み、 第 1の蓄電部の各々は、 蓄電状態に応じて、 充電および放電のそれぞれに伴 う熱反応が発熱反応および吸熱反応のいずれとなるかが変化する熱反応特性を有 する化学電池を含んで構成される。 さらに、 この発明に係る電源システムは、 第 1の蓄電部の温度を取得する温度取得部と、 第 1の蓄電部の蓄電状態を取得する 蓄電状態取得部と、 温度取得部によって取得された温度に基づいて、 第 1の蓄電 部の各々についての昇温要求または冷却要求を生成する要求生成部と、 要求生成 部によつて昇温要求または冷却要求を生成された蓄電部について、 蓄電状態取得 部によって取得された蓄電状態から、 熱反応特性に基づいて、 当該昇温要求また は当該冷却要求を満たすために、 充電側および放電側のいずれの方向に電流を流 すべきかを決定する電流方向決定部と、 電流方向決定部によつて決定された方向 の電流が流れるように、 複数の充放電制御部の各々に制御指令を与える制御指令 生成部とを備える。
この局面に従う発明によれば、 複数の蓄電部のうち、 少なくとも 1個の第 1の 蓄電部が温度管理対象にされる。 そして、 第 1の蓄電部の各々について、 昇温要 求または冷却要求が生成されると、 熱反応特性に基づいて、 当該蓄電部に対して 充電側および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかが決定される。 一方、 第 2の蓄電部は、 温度管理対象ではないので、 充放電電流を比較的自由に決定でき る。 そのため、 第 2の蓄電部は、 負荷装置の電力要求に応じた充放電制御を行な うことができる。 よって、 第 1の蓄電部についての温度管理および負荷装置から の電力要求への応答を同時に実現できる。
好ましくは、 この発明に係る電源システムは、 当該第 1の蓄電部の温度に基づ いて、 電流方向決定部によつて決定される充電側または放電側に流すための目標 電流値を決定する目標電流値決定部をさらに備える。 ·
さらに好ましくは、 制御指令生成部は、 当該第 1の蓄電部の電流値が目標電流 値決定部によって決定される目標電流値と一致するように、 当該第 1の蓄電部に 対応する充放電制御部に制御指令を与える。
さらに好ましくは、 制御指令生成部は、 第 1の蓄電部の充放電電力の総和と、 負荷装置からの電力要求との差に相当する電力を供給するように、 第 2の蓄電部 に対応する充放電制御部の各々に制御指令を与える。
また好ましくは、 複数の蓄電部は、 1個の第 1の蓄電部と、 1個の第 2の蓄電 部とからなり、 制御指令生成部は、 目標電流値決定部によって決定される目標電 流値に相当する第 1の蓄電部の充放電電力と、 負荷装置からの電力要求との差に 相当する電力を供給するように、 第 2の蓄電部に対応する充放電制御部に制御指 令を与える。
好ましくは、 目標電流値決定部は、 当該第 1の蓄電部に流れる電流と発熱量と の対応を示す予め定められた抵抗発熱特性を参照して、 目標電流値を決定する。 好ましくは、 要求生成部によって昇温要求が生成されたときに、 当該第 1の蓄 電部に流れる電流と出力電圧との対応を示す予め定められた出力電圧特性に基づ いて、 当該第 1の蓄電部の出力電圧を所定電圧値以上に維持するために、 目標電 流値決定部によって決定される目標電流値を制限する電流値制限部をさらに備え る。
好ましくは、 第 1の蓄電部は、 リチウムイオン電池を含んで構成される。
この発明の別の局面によれば、 この発明は、 上述のいずれかの電源システムと、 電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部とを備 える車両である。
この発明のさらに別の局面によれば、 この発明は、 各々が充放電可能に構成さ れた複数の蓄電部を有する電源システムにおける蓄電部の温度管理方法である。 そして、 電源システムは、 負荷装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構 成された電力線と、 複数の蓄電部と電力線との間にそれぞれ設けられ、 各々が対 応の蓄電部の充電/放電を制御可能に構成された複数の充放電制御部とを備える。 また、 複数の蓄電部は、 温度管理対象となる少なくとも 1個の第 1の蓄電部と、 残余の第 2の蓄電部とを含み、 第 1の蓄電部の各々は、 蓄電状態に応じて、 充電 および放電のそれぞれに伴う熱反応が発熱反応およぴ吸熱反応のいずれとなるか が変化する熱反応特性を有する化学電池を含んで構成される。 さらに、 この発明 に係る温度管理方法は、 第 1の蓄電部の温度を取得する温度取得ステップと、 第 1の蓄電部の蓄電状態を取得する蓄電状態取得ステップと、 温度取得ステップに おいて取得された温度に基づいて、 第 1の蓄電部の各々についての昇温要求また は冷却要求を生成する要求生成ステップと、 要求生成ステップにおいて昇温要求 または冷却要求を生成された蓄電部について、 蓄電状態取得ステップにおいて取 得された蓄電状態から、 熱反応特性に基づいて、 当該昇温要求または当該冷却要 求を満たすために、 充電側および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決 定する電流方向決定ステップと、 電流方向決定ステップによって決定された方向 の電流が流れるように、 複数の充放電制御部の各々に制御指令を与える制御指令 生成ステップとを含む。
好ましくは、 この発明に係る温度管理方法は、 当該第 1の蓄電部の温度に基づ いて、 電流方向決定ステップにおいて決定される充電側または放電側に流すため の目標電流値を決定する目標電流値決定ステツプをさらに含む。
さらに好ましくは、 制御指令生成ステップでは、 当該第 1の蓄電部の電流値が 目標電流値決定ステップにおいて決定される目標電流値と一致するように、 当該 第 1の蓄電部に対応する充放電制御部に制御指令を与える。
さらに好ましくは、 制御指令生成ステップでは、 第 1の蓄電部の充放電電力の 総和と、 負荷装置からの電力要求との差に相当する電力を供給するように、 第 2 の蓄電部に対応する充放電制御部の各々に制御指令を与える。
また好ましくは、 複数の蓄電部は、 1個の第 1の蓄電部と、 1個の第 2の蓄電 部とからなり、 制御指令生成ステップでは、 目標電流値決定部によって決定され る目標電流値に相当する第 1の蓄電部の充放電電力と、 負荷装置からの電力要求 との差に相当する電力を供給するように、 第 2の蓄電部に対応する充放電制御部 に制御指令を与える。
好ましくは、 目標電流値決定ステップでは、 当該第 1の蓄電部に流れる電流と 発熱量との対応を示す予め定められた抵抗発熱特性を参照して、 目標電流値を決 定する。
好ましくは、 要求生成ステップにおいて昇温要求が生成されたときに、 当該第
1の蓄電部に流れる電流と出力電圧との対応を示す予め定められた出力電圧特性 に基づいて、 当該第 1の蓄電部の出力電圧を所定電圧値以上に維持するために、 目標電流値決定ステップにおいて決定される目標電流値を制限する電流値制限ス テツプをさらに含む。
この発明によれば、 負荷装置との間の授受電力への影響を抑制しつつ、 蓄電部 を適切に温度管理できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態に従う電源システムを備える車両の要部を示す概 略構成図である。
図 2は、 本発明の実施の形態に従うコンバータの概略構成図である。
図 3は、 本発明に係る化学電池の蓄電状態 (S O C ) と熱反応との対応を示す 熱反応特性の一例を示す図である
図 4 A, 図 4 Bは、 図 3に示す熱反応特性を有する蓄電部に対する昇温動作お よび冷却動作の概略について説明するための図である。
図 5は、 蓄電部に流れる電池電流と抵抗性の発熱量との対応を示す抵抗発熱特 性の一例を示す図である。
図 6は、 本発明の実施の形態に従う制御部における制御構造を示すプロック図 である。
図 7は、 本発明の実施の形態に従う制御部における処理手順を示すフローチヤ ートである。
図 8 A, 図 8 Bは、 本発明の実施の形態の変形例 1において、 図 4 A, 図 4 B と同様の昇温動作および冷却動作を実現するための概略を説明するための図であ る。
図 9は、 本発明の実施の形態の変形例 1に従う制御部における制御構造を示す ブロック図である。
図 1 0は、 本発明の実施の形態の変形例 1に従う制御部における処理手順を示 すフローチャートである。
図 1 1は、 本発明の実施の形態の変形例 2に従う電源システムを備える車両の 要部を示す概略構成図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら詳細に説明する。 なお、 図 中の同一または相当部分については、 同一符号を付してその説明は繰返さない。 図 1を参照して、 本発明の実施の形態に従う電源システム 1を備える車両 1 0 0の要部を示す概略構成について説明する。
本実施の形態においては、 負荷装置の一例として、 車両 1 0 0の駆動力を発生 するための馬区動力発生部 3との間で電力授受を行なう構成について例示する。 そ して、 車両 1 0 0は、 駆動力発生部 3が電¾^、システム 1から供給される電力を受 けて発生する駆動力を車輪 (図示しない) に伝達することで走行する。
本実施の形態においては、 複数の蓄電部の一例として、 2つの蓄電部を有する 電源システム 1について説明する。 電源システム 1は、 主正母線 M P Lおよび主 負母線 MN Lを介して、 駆動力発生部 3と電源システム 1との間で直流電力の授 受を行なう。
駆動力発生部 3は、 第 1インバータ I N V 1と、 第 2インバータ I NV 2と、 第 1モータジェネレータ MG 1と、 第 2モータジェネレータ MG 2とを備え、 H V一 E C U (Hybrid Vehicle Electrical Control Unit) 4からのスイッチング 指令 PWM 1, PWM 2に応じて駆動力を発生する。
インバータ I N V 1, I N V 2は、 主正母線 M P Lおよび主負母線 MN Lに並 列接続され、 それぞれ電源システム 1との間で電力の授受を行なう。 すなわち、 インバータ I N V 1, I N V 2は、 それぞれ主正母線 M P Lおよぴ主負母線 MN Lを介して受ける直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ MG 1, M G 2へ供給する。 さらに、 インバータ I NV 1 , I NV 2は、 車両 1 0 0の回生 制動時などにおいて、 モータジェネレータ MG 1, MG 2が車両 1 0 0の運動ェ ネルギーを受けて発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源シ ステム 1へ返還する。 一例として、 インバータ I NV l , I N V 2は、 三相分の スイッチング素子を含むプリッジ回路で構成され、 それぞれ HV— ECU4から 受けたスイッチング指令 PWM1, PWM2に応じて、 スイッチング (回路開 閉) 動作を行なうことで、 三相交流電力を発生する。
モータジェネレータ MG 1, MG2は、 それぞれインバータ I NV 1, I NV 2から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生可能であるとともに、 外部 力 らの回転駆動力を受けて交流電力を発電可能に構成される。 一例として、 モー タジェネレータ MG 1, MG2は、 永久磁石が埋設されたロータを備える三相交 流回転電機である。 そして、 モータジェネレータ MG 1, MG2は、 それぞれ動 力伝達機構 6と連結され、 発生した駆動力を駆動軸 8によって車輪 (図示しな い) へ伝達する。
なお、 駆動力発生部 3がハイブリッド車両に適用される場合には、 モータジェ ネレータ MG 1, MG2は、 動力伝達機構 6または駆動軸 8を介してエンジン (図示しない) とも機械的に連結される。 そして、 HV— ECU 4によって、 ェ ンジンの発生する駆動力とモータジェネレータ MG 1, MG 2の発生する駆動力 とが最適な比率となるように制御が実行される。 このようなハイブリッド車両に 適用される場合には、 一方のモータジェネレータをもっぱら電動機として機能さ せ、 他方のモータジェネレータをもっぱら発電機として機能させるように構成す ることもできる。
HV—ECU4は、 予め格納されたプログラムを実行することで、 図示しない 各センサから送信された信号、 走行状況、 アクセル開度の変化率、 および格納し ているマップなどに基づいて、 モータジェネレータ MG 1, MG 2の目標トルク および目標回転数を算出する。 そして、 ^1 —£〇114は、 モータジェネレータ MG 1 , MG 2の発生トルクおよび回転数がそれぞれ当該算出した目標トルクお よび目標回転数となるように、 スイッチング指令 PWM1, PWM2を生成して 駆動力発生部 3へ与える。 ' また、 HV— ECU4は、 当該算出した目標トルクおよび目標回転数、 もしく は図示しない各種センサにより検出したトルク実績値および回転数実績値に基づ いて、 モータジェネレータ MG 1, MG 2のそれぞれにおいて生じる逆起電圧 V ml, Vm 2を取得し、 当該逆起電圧 Vm 1, Vm 2に基づいて決定される電圧
8 要求値 Vh*を電源システム 1へ出力する。 すなわち、 駆動力発生部 3がカ行動 作を行なう場合には、 電¾1システム 1からモータジェネレータ MG 1, MG2へ 電力を供給できるように、 《[¥—£〇114は、 逆起電圧 Vml, Vm2より大き い電圧を電圧要求値 Vh*として決定する。 一方、 駆動力発生部 3が回生動作を 行なう場合には、 モータジェネレータ MG 1, MG 2が発生する電力が電源シス テム 1へ逆流できるように、 HV—ECU J 、 逆起電圧 Vml, Vm2より小 さい電圧を電圧要求値 Vh*として決定する。
さらに、 HV— ECU4は、 上述の目標トルクと目標回転数との積、 もしくは トルク実績値と回転数実績値との積に基づいて、 電力要求値 P を算出して電 源システム 1へ出力する。 なお、 HV—ECU ^ 、 電力要求値 PL*の符号を 変化させることで、 カ行動作 (正値). および回生動作 (負値) といった駆動力発 生部 3における電力要求を電¾1システム 1へ通知する。
一方、 電源システム 1は、 平滑コンデンサ Cと、 供給電流検出部 16と、 供給 電圧検出部 18と、 第 1のコンバータ CONV 1と、 第 2のコンバータ CONV 2と、 第 1の蓄電部 BAT 1と、 第 2の蓄電部 BAT 2と、 電池電流検出部 10 — 1, 10— 2と、 電池電圧検出部 12— 1, 12— 2と、 電池温度検出部 14 一 1, 14— 2と、 制御部 2とを備える。
平滑コンデンサ Cは、 主正母線 MP Lと主負母線 MN Lとの間に接続され、 コ ンバータ CONVl, C ON V 2からの供給電力に含まれる変動成分 (交流成 分) を低減する。
供給電流検出部 16は、 主正母線 MP Lに直列に介揷され、 駆動力発生部 3へ の供給電流 I hを検出し、 その検出結果を制御部 2へ出力する。
供給電圧検出部 18は、 主正母線 M P Lと主負母線 MN Lとの間に接続され、 駆動力発生部 3への供給電圧 V hを検出し、 その検出結果を制御部 2へ出力する。 コンバータ CONVl, C ON V 2は、 それぞれ対応の蓄電部 BAT 1, BA
T 2の充電 Z放電を制御可能に構成される。 すなわち、 コンバータ CONV1, CONV2は、 それぞれ対応の蓄電部 BAT 1, BAT 2と主正母線 MP Lおよ び主負母線 MNLとの間で電圧変換動作 (降圧動作/昇圧動作) を行なうことで、 蓄電部 BAT 1, BAT 2の充電/放電を制御する。 具体的には、 蓄電部 BAT 1, BAT 2を充電する場合には、 コンバータ CONV1, CONV2は、 それ ぞれ主正母線 MP Lと主負母線 MN Lとの間の電圧を降圧して、 充電電流を蓄電 部 BAT l, BAT 2へ供給する。 一方、 蓄電部 BAT 1, BAT 2を放電する 場合には、 コンバータ CONVl, CONV2は、 それぞれ蓄電部 BAT 1, B AT 2の電池電圧を昇圧して、 主正母線 MP Lおよび主負母線 MNLを介して放 電電流を供給する。
蓄電部 BAT 1, BAT 2は、 それぞれコンバータ CON V 1 , CONV2に よる充放電が可能に構成される。 後述するように、 本発明の実施の形態に従う電 源、システムでは、 蓄電部 BAT 1, BAT 2のうち、 いずれか一方が温度管理対 象となる。 この温度管理対象は、 予め固定しておくこともできるし、 蓄電部 BA
T 1, BAT 2の蓄電状態 ( S O C: State of Charge) や電池温度などに応じ て随時切換ることもできる。
このように温度管理対象となり得る蓄電部は、 蓄電状態に応じて、 充電おょぴ 放電のそれぞれに伴う熱反応が発熱反応および吸熱反応のレ、ずれとなるかが変化 する熱反応特性を有する化学電池を含んで構成される。 このような化学電池の一 例として、 リチウムイオン電池が用いられる。 このような化学電池の熱反応特性 の詳細は後述する。
以下の説明においては、 一例として、 蓄電部 BAT 1が温度管理対象である場 合について説明する。 なお、 蓄電部 BAT 1が固定的に温度管理対象である場合 には、 蓄電部 BAT 2は必ずしも上述のような化学電池で構成される必要はなく、 電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を用いてもよい。
電池電流検出部 10— 1, 10— 2は、 それぞれ蓄電部 B AT 1, B AT 2と コンバータ C〇NV1, CONV 2とを接続する 2本の電力線の一方に介揷され、 蓄電部 BAT 1, BAT 2の入出力に係る電池電流 I b 1, I b 2を検出し、 そ の検出結果を制御部 2へ出力する。
電池電圧検出部 12— 1, 12— 2は、 それぞれ蓄電部 B AT 1, B AT 2と コンバータ CONVl, CONV2とを接続する 2本の電力線の線間に接続され、 蓄電部 BAT 1, BAT 2の電池電圧 Vb 1, V b 2を検出し、 その検出結果を 制御部 2へ出力する。 電池温度検出部 14— 1, 14一 2は、 それぞれ蓄電部 B AT 1 , B AT 2を 構成する電池セルなどに近接して配置され、 蓄電部 BAT 1, BAT 2の内部温 度である電池温度 Tb l, Tb 2を検出し、 その検出結果を制御部 2へ出力する。 なお、 電池温度検出部 14— 1, 14一 2は、 それぞれ蓄電部 BAT 1, BAT 2を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子の検出結果 に基づいて、 平均化処理などにより代表値を出力するように構成されてもよい。 制御部 2は、 電圧要求値 Vh*および電力要求値 P と、 供給電流 I hと、 供 給電圧 V hと、 電池電流 I b 1 , I b 2と、 電池電圧 V b 1, V b 2と、 電池温 度 T b 1, T b 2とに基づいて、 後述する制御構造に従ってそれぞれスィッチン グ指令 PWC 1, PWC 2を生成し、 コンバータ CONV l, C ON V 2におけ る電圧変換動作を制御する。
特に、 制御部 2は、 電池温度検出部 14一 1から温度管理対象の蓄電部 BAT 1の電池温度 Tb 1を取得し、 取得した電池温度 Tb 1に基づいて、 蓄電部 BA T 1の昇温要求または冷却要求を生成する。 蓄電部 B A T 1に昇温要求または冷 却要求が発生されると、 制御部 2は、 取得した蓄電状態から、 蓄電部 BAT 1の 熱反応特性に基づいて、 昇温要求または冷却要求を満たすために、 蓄電部 BAT 1について充電側および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する。 さらに、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1に決定した方向の電流を流すためのスイツ チング指令 PWC 1を生成し、 コンバータ CON V 1に与える。
このように、 制御部 2は、 電池温度 T b 1に応じて、 蓄電部 BAT 1に流す電 流の方向を切換ることで、 蓄電部 BAT 1の温度管理を行なう。
また、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1の電池温度 Tb 1に基づいて、 温度管理を 行なうために蓄電部 BAT 1に流す電流の目標電流値を決定する。 具体的には、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1に流れる電池電流 I b 1と抵抗性の発熱量との対応 を示す抵抗発熱特性を参照して、 目標電流値を決定する。 すなわち、 制御部 2は、 電池電流に起因する抵抗性の発熱量が過大とならないように、 目標電流値を決定 する。
さらに、 制御部 2は、 昇温要求が生成されたときには、 蓄電部 BAT 1の電池 電流 I b 1と蓄電部 BAT 1の電池電圧 Vb 1との対応を示す出力電圧特性に基 づいて、 目標電流値を制限してもよい。 すなわち、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1 の電池電圧 Vb 1を所定電圧値以上に維持するために、 蓄電部 BAT 1からの放 電電流を所定の範囲に制限する。
一方、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1の充放電電力と電力要求値 PL*との差に 相当する電力を供給させるためのスイッチング指令 PWC 2を生成し、 コンバー タ CON V 2に与える。 すなわち、 制御部 2は、 昇温要求または冷却要求を満た すために電源システム 1内を流れる電流の影響が電源システム 1の外部 (駆動力 発生部 3) へ波及しないように、 コンバータ CON V 2および蓄電部 BAT 2の 充電 Z放電を制御する。
本発明の実施の形態においては、 駆動力発生部 3が 「負荷装置」 に相当し、 主 正母線 MP Lおよび主負母線 MN が 「電力線」 に相当し、 コンバータ CON V 1, C ON V 2が 「複数の充放電制御部」 に相当し、 電池温度検出部 14一 1が 「温度取得部」 に相当する。
図 2を参照して、 コンバータ CON VIは、 一例として、 双方型のチヨッパ回 路を含んで構成され、 チヨッパ回路 4 OAと、 平滑コンデンサ C 1とからなる。 • チヨッパ回路 4 OAは、 電力を双方向に供給することが可能である。 具体的に は、 チヨッパ回路 4 OAは、 制御部 2 (図 1) からのスイッチング指令 PWC 1 に応じて、 蓄電部 BAT 1からの放電電流を昇圧して駆動力発生部 3 (図 1) へ 供給可能であるとともに、 駆動力発生部 3から受けた回生電力を降圧して蓄電部 BAT 1へ充電電流として供給可能である。 そして、 チヨッパ回路 4 OAは、 そ れぞれ正母線 LN1Aと、 負母,線 LN1 Cと、 配,線 LN1 Bと、 スイッチング素 子であるトランジスタ Q 1A, Q1 Bと、 ダイオード D 1A, D 1 Bと、 インダ クタ L 1とを含む。
正母線 LN 1 Aは、 その一方端がトランジスタ Q 1 Aのコレクタに接続され、 他方端が主正母線 MP Lに接続される。 また、 負母 f泉 LN1 Cは、 その一方端が 蓄電部 BAT 1の負側に接続され、 他方端が主負母線 MNLに接続される。
トランジスタ Q 1 Aおよび Q 1 Bは、 正母線 LN1 Aと負母線 LN1 Cとの間 に直列に接続される。 そして、 トランジスタ Ql Aのコレクタは正母線 LN1 A に接続され、 トランジスタ Q1Bのェミッタは負母,線 LN1 Cに接続される。 ま た、 各トランジスタ Q l A, Q 1 Bのコレクターェミッタ間には、 ェミッタ側か らコレクタ側へ電流を流すダイオード D 1 A, D 1 Bがそれぞれ接続されている。 さらに、 ィンダクタ L 1は、 トランジスタ Q 1 Aとトランジスタ Q 1 Bとの接続 点に接続される。
配線 L N 1 Bは、 一方端が蓄電部 B A T 1の正側に接続され、 他方端がィンダ クタ L 1に接続される。
平滑コンデンサ C 1は、 配線 L N 1 Bと負母線 L N 1 Cとの間に接続され、 配 線 L N 1 Bと負母線 L N 1 Cとの間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。 コンバータ C O NV 2についても上述したコンバータ C O NV 1と同様の構成 および動作であるので、 詳細な説明は繰返さない。
(化学電池の熱反応特性)
化学電池は、 化学反応を利用して電気エネルギーを蓄えるので、 充電/放電の 進行に伴って内部部材のェント口ピーが変化する。 このェント口ピーの変化に起 因して、 化学電池では発熱反応または吸熱反応が生じる。 なお、 多くの化学電池 において、 このような現象が生じ得るが、 比較的その効果が大きいものとして、 上述のリチウムイオン電池が挙げられる。
図 3を参照して、 本発明に係る化学電池では、 蓄電状態 (S O C) に応じて、 充電および放電のそれぞれに伴う熱反応が発熱反応および吸熱反応のいずれどな るかが変化する。 図 3に示す例においては、 状態値 S 1および S 3において、 充 電 /放電に伴って生じる熱反応が互いに入れ替わる。
すなわち、 蓄電状態が状態値 S 1より小さい場合、 および蓄電状態が状態値 S 3より大きい場合には、 放電側に電流を流すことで発熱反応が生じる一方、 充電 側に電流を流すことで吸熱反応が生じる。 また、 蓄電状態が状態値 S 1と状態値 S 3との間である場合には、 充電側に電流を流すことで発熱反応が生じる一方、 放電側に電流を流すことで吸熱反応が生じる。
このようなェント口ピー変化に係る熱反応は、 蓄電状態の変化量に応じてその 発熱量および吸熱量が定まる。 すなわち、 図 3に示す熱反応特性において、 実際 に発生する熱量 (発熱量または吸熱量) は、 蓄電状態が変化した区間の積分値 (面積) に相当する。 そのため、 発生する熱量は、 電池電流の大きさとは相関が 無く、 実際に変化した蓄電状態の状態差に依存して定まる。 このように、 蓄電部 の蓄電状態に応じて、 正しい電流方向 (充電側または放電側) を決定するだけで、 蓄電部の昇温要求および冷却要求をいずれも満足させることができ、 必ずしもそ の電流値まで決定する必要はない。
具体的には、 昇温要求を満足させるためには、 蓄電状態が状態値 S 1より小さ ければ、 もしくは蓄電状態が状態値 S 3より大きければ、 放電側に電流を流せば よく、 また、 蓄電状態が状態値 S 1より大きく、 かつ状態値 S 3より小さければ、 充電側に電流を流せばよい。 一方で、 冷却要求を満足させるためには、 蓄電状態 が状態値 S 1より小さければ、 もしくは蓄電状態が状態値 S 3より大きければ、 充電側に電流を流せばよく、 また、 蓄電状態が状態値 S 1より大きく、 かつ状態 値 S 3より小さければ、 放電側に電流を流せばよい。
なお、 蓄電部の蓄電状態 (SOC) を測定する方法としては、 周知のさまざま な手段を用いることができるが、 一例として、 蓄電部が開回路状態で生じる電池 電圧 (開回路電圧値) から算出される暫定 SOCと、 電池電流の積算値から算出 される補正 S O Cとを加算することで蓄電状態を逐次的に検出できる。
(昇温動作および冷却動作)
図 4 Aおよび図 4 Bを参照して、 図 3に示す熱反応特性を有する蓄電部 B AT 1に対する昇温動作および冷却動作の概略について説明する。 なお、 図 4A, 図
4 Bにおいては、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態が図 3における状態値 S 2 (状態値 S 1く状態値 S 2ぐ状態値 S 3) である場合を示す。
図 4 Aは、 蓄電部 B AT 1を昇温動作させる場合を示す。
図 4Bは、 蓄電部 BAT 1を冷却動作させる場合を示す。
図 3および図 4 Aを参照して、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態が図 3に示す状態値
52である場合には、 蓄電部 BAT 1に充電側の電流を流すことで、 昇温動作を 行なうことができる。 そこで、 図 4 Aに示すように、 コンバータ CON VIから 蓄電部 BAT 1に向けて電池電流 I b 1が供給される。
一方、 電源システム 1全体としては、 駆動力発生部 3からの要求電力 PL*に 応じた電力 PLを駆動力発生部 3へ供給する必要がある。 そのため、 コンバータ CONV2は、 コンバータ CONV1から蓄電部 BAT 1へ供給される電池電流 I b 1に相当する電力 P 1を補償しつつ、 要求電力 に応じた電力 PLが供給さ れるように制御される。 すなわち、 蓄電部 BAT 2は、 要求電力 L*に電力 P 1 を加算 (負値の減算) した電力に相当する電池電流 I b 2を放電することになる。 また、 図 3およぴ図 4 Bを参照して、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態が図 3に示す 状態値 S 2である場合には、 蓄電部 BAT 1に放電側の電流を流すことで、 冷却 動作を行なうことができる。 そこで、 図 4 Bに示すように、 蓄電部 BAT 1から コンバータ CON V 1に向けて電池電流 I b 1が供給される。
上述したように、 電源システム 1全体としては、 駆動力発生部 3からの要求電 カ に応じた電力 PLを駆動力発生部 3へ供給する必要がある。 そのため、 蓄電 部 BAT 2は、 要求電力 から電力 P 1を減算した電力に相当する電池電流 I b 2を放電することになる。 当然のことながら、 蓄電部 BAT 1から放電される 電力 P 1が要求電力 L*より大きければ、 蓄電部 BAT 2は、 電力 P 1と要求電 力 L*との差に相当する電力で充電される。
図 4 Aおよび図 4 Bに示すコンバータ CONVl, CONV 2の電流制御動作 はさまざまな方法で実現可能であるが、 本発明の実施の形態においては、 後述す るように、 コンバータ C ON V 1を電流制御モードで制御する一方、 コンバータ CONV2を電圧制御モードで制御する。
(目標電流値の決定)
上述したように、 本発明においては、 化学電池のエントロピー変化に係る熱反 応を利用することで蓄電部の温度管理を実現する。 しかしながら、 化学電池を含 んで構成される蓄電部では、 ェントロピー変化に係る熱反応に加えて、 電池電流 に起因する抵抗性の発熱も存在する。 そのため、 特に冷却動作時には、 電池電流 に起因する抵抗性の発熱量が過大とならないように、 目標電流値が決定される。 図 5を参照して、 蓄電部 BAT 1に流れる電池電流 I b 1と抵抗性の発熱量と の対応を示す抵抗発熱特性について説明する。
電池電流 I b 1による抵抗性の発熱は、 蓄電部 BAT 1の分極作用などに起因 する内部抵抗により生じる。 この分極作用は、 蓄電部 B A T 1が低温であるほど その効果が大きくなるため、 電池温度 Tb 1が小さいほど、 内部抵抗は大きくな る。 したがって、 電池電流 I b 1が大きいほど、 かつ、 電池温度 Tb 1が小さい ほど、 蓄電部 BAT 1における抵抗性の発熱量は増大する。 なお、 抵抗性の発熱 量は、 電池電流 I b 1の絶対値に依存するので、 その流れる方向 (充電側または 放電側) には依存しない。
したがって、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1の電池温度 Tb 1に基づいて、 電池 電流 I b 1と抵抗性の発熱量との対応を示す抵抗発熱特性を参照することで、 温 度管理を行なうために流される電池電流 I b 1についての目標電流値が決定され る。
特に、 冷却動作時などにおいては、 抵抗性の発熱量がエントロピー変化に係る 熱反応による吸熱量を上回らないように、 電池電流 I b 1の目標電流値が制限さ れる。
(制御構造)
次に、 図 6を参照して、 本発明の実施の形態に従う制御部 2における制御構造 について説明する。
本発明の実施の形態に従う制御構造は、 蓄電部 B AT 1, BAT 2が所望の充 放電を行なうように、 コンバータ CONV1, C ON V 2における充放電制御動 作を指示するためのスイッチング指令 PWC 1, PWC2を生成する。 そして、 本発明の実施の形態に従う制御構造は、 要求生成部 50と、 蓄電状態 (SOC) 算出部 52と、 電流方向決定部 54と、 目標電流値決定部 56と、 電流値制限部 58と、 選択部 60と、 電流制御部 I C T R L 1と、 電圧制御部 V C T R L 1と を含む。
要求生成部 50は、 蓄電部 BAT 1の電池温度 T b 1に基づいて、 蓄電部 B A T 1における昇温要求または冷却要求の必要性の有無を判断し、 その判断結果を 電流方向決定部 54、 電流値制限部 58および選択部 60へ出力する。 具体的に は、 要求生成部 50は、 蓄電部 BAT 1の電池温度 Tb 1と、 予め定められる温 度管理値 Tb 1*とを比較し、 両者の間に所定のしきい値温度以上の偏差が生じ ていれば、 昇温要求または冷却要求を生成する。
蓄電状態算出部 52は、 それぞれ電池温度検出部 14一 1、 電池電流検出部 1 0-1および電池電圧検出部 12— 1から取得した電池温度 T b 1、 電池電流 I b 1および電池電圧 Vb 1に基づいて、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態 (SOC) を 算出する。 一例として、 蓄電状態算出部 52は、 電池温度 Tb lにおける、 予め 実験的に取得された蓄電状態と開回路電圧値との対応を示す開回路電圧特性に基 づいて、 電池電流 I b 1と電池電圧 Vb 1とにより導出される開回路電圧値から 暫定 SOCを算出する。 また、 蓄電状態算出部 52は、 電池電流 l b 1の積算値 力 ^補正 SOCを算出する。 そして、 蓄電状態算出部 52は、 暫定 SOCと捕正 SOCとを加算して、 蓄電状態 (SOC) を逐次的に算出する。
電流方向決定部 54は、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態と熱反応との対応を示す熱 反応特性に基づいて、 要求生成部 50からの昇温要求または冷却要求を満たすた めに、 充電側および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する。 具体 的には、 電流方向決定部 54は、 蓄電状態算出部 52から蓄電部 BAT 1の蓄電 状態を取得し、 予め試験的に得られた熱反応特性において、 取得した蓄電状態に おける吸熱反応および発熱反応がそれぞれいずれの方向の電流 (充電/放電) に 対応するのかを判断する。 そして、 電流方向決定部 54は、 その判断結果を目標 電流値決定部 56へ出力する。
目標電流値決定部 56は、 蓄電部 B AT 1の電池温度 T b 1に基づいて、 電流 方向決定部 54によって決定される充電 Z放電に伴う目標電流値 I b 1*を決定 する。 すなわち、 目標電流値決定部 56は、 エントロピー変化に係る熱反応によ る吸発熱量と、 抵抗性の発熱量との関係に基づいて、 目標電流値 I b 1 *を決定 する。 具体的には、 目標電流値決定部 56は、 蓄電部 BAT 1に流れる電池電流 I b 1と発熱量との対応を示す予め定められた抵抗発熱特性を参照して、 昇温時 には所定の抵抗性の発熱量が生じるように目標電流値 I b 1*を決定し、 冷却時 には、 抵抗性の発熱量がェント口ピー変化に係る熱反応による吸熱量を超過しな いように、 目標電流値 I b 1*を決定する。 なお、 蓄電部 BAT1に対して充電 側または放電側のレ、ずれの方向に電流を流すベきかを特定するために、 目標電流 値決定部 56は、 代表的に、 充電側を負値 (一値) とし、 放電側を正値 (+値) として、 目標電流値 I b 1*を出力する。 そして、 目標電流値決定部 56は、 冷 却時の目標電流値 I b 1*を選択部 60へ出力する一方、 昇温時の目標電流値 I b 1 *を電流値制限部 58へ出力する。
電流値制限部 58は、 要求生成部 50によって昇温要求が生じていると剌断さ れたときに、 蓄電部 BAT 1の放電電流と蓄電部 BAT 1の電池電圧 Vb 1との 対応を示す予め定められた出力電圧特性に基づいて、 目標電流値決定部 56によ つて決定される目標電流値 I b 1*を制限する。 すなわち、 昇温時には、 目標電 流値決定部 56は、 可能な限り大きな電流を流すように目標電流値 I b 1*を決 定するが、 蓄電部 BAT 1の放電電流が大きくなり過ぎると、 内部抵抗に伴う電 圧降下によって出力電圧が過剰に低下するおそれがある。 そこで、 電流値制限部 58は、 蓄電部 BAT 1の出力電圧を所定の下限値以上に維持するように、 昇温 時の目標電流値 I b 1*を制限する。
一般的に、 蓄電部の内部抵抗は、 電池温度に依存して変化する。 そのため、 電 流値制限部 58は、 電池温度毎に予め試験的に求められた複数の出力電圧特性の 中から、 蓄電部 BAT 1の電池温度 Tb 1に応じた出力電圧特性を選択し、 当該 選択した出力電圧特定に基づいて、 昇温時の目標電流値 I b 1*が所定の上限値 を超過しないように制限する。 電流値制限部 58は、 制限後の目標電流値 # I b 1*を選択部 60へ出力する。
選択部 60は、 要求生成部 50から受けた判断結果に応じて、 目標電流値決定 部 56から受けた冷却時の目標電流値 I b 1 *、 および電流値制限部 58から受 けた昇温時の目標電流値 # I b 1*のいずれか一方を電流制御部 I CTRL 1へ 出力する。
電流制御部 I C T R L 1は、 蓄電部 B AT 1の電池電流 I b 1が選択部 60か ら出力される目標電流 と一致するように、 スイッチング指令 PWC 1を生成す る。 具体的には、 電流制御部 I C T R L 1は、 減算部 62と、 P I制御部 64と、 変調部 66とを含む。 ここで、 減算部 62と P I制御部 64とは、 電流フィード パック制御要素を構成する。
減算部 62は、 選択部 60から出力される目標電流値と、 蓄電部 BAT 1の電 池電流 I b 1との偏差を算出し、 その算出した偏差を P I制御部 64へ出力する。
P I制御部 64は、 少なくとも比 要素 (P : proportional element) および 積分要素 (I : integral element) を含んで構成され、 減算部 62から出力され る偏差に応じた制御出力を所定のゲインおよび時定数に従って出力する。
変調部 66は、 図示しない発振部が発生する搬送波 (キャリア波) と Ρ Ϊ制御 部 64からの制御出力とを比較して、 スイッチング指令 PWC 1を生成する。 な お、 P I制御部 64から出力される制御出力は、 コンバータ CONV1のトラン ジスタ Q1Aまたは Q1B (図 2) に対するデューティー比に相当する。
上述のような制御構造によって、 コンバータ CON VIは、 電流制御モード (図 4 Aおよび図 4 B) で動作する。
一方、 電圧制御部 V C T R L 1は、 蓄電部 B AT 1の充放電電力と駆動力発生 部 3からの電力要求値 PL*との差に相当する電力を供給させるために、 蓄電部 BAT 2に対応するコンバータ CONV 2にスィツチング指令 PWC 2を与える。 すなわち、 電圧制御部 V C T R L 1は、 駆動力発生部 3への供給電圧 V hが電圧 要求値 Vh*と一致するように、 スイッチング指令 PWC 2を生成する。 ここで、 供給電圧 V hは、 電源システム 1と駆動力発生部 3との間の電力授受バランスに 応じて定まる。 すなわち、 駆動力発生部 3の電力要求に比較して供給電力が小さ ければ、 供給電圧 Vhは低下する。 一方、.駆動力発生部 3の電力要求に比較して 供給電力が大きければ、 供給電圧 Vhは上昇する。 したがって、 供給電圧 Vhを 電圧要求値 Vh*と一致させるように制御することは、 間接的に、 蓄電部 BAT 1の充放電電力と駆動力発生部 3からの電力要求値 P との差に相当する電力 を供給させることを意味する。
具体的には、 電圧制御部 V C T R L 1は、 減算部 72と、 P I制御部 74と、 変調部 76とを含む。 ここで、 減算部 72と P I制御部 74とは、 電圧フィード バック制御要素を構成する。
減算部 72は、 駆動力発生部 3からの電圧要求値 V h *と、 蓄電部 B A T 2の 電池電圧 Vb 2との偏差を算出し、 その算出した偏差を P I制御部 74へ出力す る。
P I制御部 74は、 少なくとも比例要素および積分要素を含んで構成され、 減 算部 72から出力される偏差に応じた制御出力を所定のゲインおよび時定数に従 つて出力する。
変調部 76は、 図示しない発振部が発生する搬送波 (キャリア波) と P I制御 部 74からの制御出力とを比較して、 スイッチング指令 PWC 2を生成する。 な お、 P I制御部 74から出力される制御出力は、 コンバータ CONV2のトラン ジスタ Q 2 Aまたは Q 2 B (図 2) に対するデューティー比に相当する。
上述のような制御構造によって、 コンバータ CONV2は、 電圧制御モード (図 4 Aおよび図 4 B) で動作する。
本発明の実施の形態においては、 蓄電状態 (SOC) 算出部 52が 「蓄電状態 取得部」 に相当し、 要求生成部 50が 「要求生成部」 に相当し、 電流方向決定部 54が 「電流方向決定部」 に相当し、 電流制御部 I CTRL 1力 S 「制御指令生成 部」 に相当し、 目標電流値決定部 56が 「目標電流値決定部」 に相当し、 電流値 制限部 58が 「電流値制限部」 に相当する。
図 7を参照して、 本宪明の実施の形態に従.う制御部 2における処理手順につい て説明する。
制御部 2は、 蓄電部 B A T 1の電池温度 T b 1を取得する (ステップ S 10 0) 。 また、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態を取得する (ステップ S 1 02) 。 そして、 制御部 2は、 ステップ S 100において取得された電池温度 T b 1に基づいて、 蓄電部 BAT 1についての昇温要求または冷却要求を生成する か否かを判断する (ステップ S 104) 。
昇温要求を生成した場合 (ステップ S 104において 「昇温」 の場合) には、 制御部 2は、 ステップ S 102において取得された蓄電部 BAT 1の蓄電状態か ら、 蓄電部 BAT 1の熱反応特性に基づいて、 昇温要求を満たすために充電側お ょぴ放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する (ステップ S 106) 。 また、 制御部 2は、 ステップ S 1◦ 0において取得された蓄電部 BAT 1の電池 温度 Tb lに基づいて、 蓄電部 BAT 1の抵抗発熱特性を参照して、 充電/放電 に伴う蓄電部 BAT 1についての目標電流値を決定する (ステップ S 108) 。 さらに、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1の出力電圧特性に基づいて、 ステップ S 1 08において決定される目標電流値を制限する (ステップ S 1 10) 。
そして、 制御部 2は、 蓄電部 B A T 1の電池電流 I b lがステップ S 106に おいて決定された方向に流れるように、 かつ、 その値がステップ S 1◦ 8または S 1 10において決定された目標電流値と一致するように、 コンバータ CONV 1に対するスイッチング指令 PWC 1を生成する (ステップ S 1 12) 。
また、 制御部 2は、 供給電圧 Vhを電圧要求値 Vh*と一致させるように、 コ ンバータ CONV2に対するスィツチング指令 PWC 2を生成する (ステップ S 1 14) 。 そして、 制御部 2は、 最初の処理に戻る。
冷却要求を生成した場合 (ステップ S 104において 「冷却」 の場合) には、 制御部 2は、 ステップ S 102において取得された蓄電部 BAT 1の蓄電状態か ら、 蓄電部 BAT 1の熱反応特性に基づいて、 冷却要求を満たすために充電側お よび放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する (ステップ S 1 16) 。 また、 制御部 2は、 ステ プ S 100において取得された蓄電部 BAT 1の電池 温度 Tb lに基づいて、 蓄電部 BAT 1の抵抗宪熱特性を参照して、 充電ノ放電 に伴う蓄電部 BAT 1についての目標電流値を決定する (ステップ S 1 18) 。 そして、 制御部 2は、 蓄電部 BAT 1の電池電流 I b 1がステップ S 1 16に おいて決定された方向に流れるように、 かつ、 その値がステップ S 1 18におい て決定された目標電流値と一致するように、 コンバータ CON V 1に対するスィ ツチング指令 PWC 1を生成する (ステップ S 120) 。
また、 制御部 2は、 供給電圧 Vhを電圧要求値 Vh*と一致させるように、 コ ンバータ CON V 2に対するスイッチング指令 PWC 2を生成する (ステップ S 1 14) 。 そして、 制御部 2は、 最初の処理に戻る。
昇温要求および冷却要求のいずれも生成しない場合 (ステップ S 104におい て NOの場合) には、 制御部 2は、 通常の制御モードへ移行する (ステップ S 1 22) 。 そして、 制御部 2は、 最初の処理に戻る。
なお、 ここで言う 「通常の制御モード」 としては、 特定の制御モードに限定さ れるものではないが、 一例として、 コンバータ CONVl, CONV2のいずれ をも電圧制御モードで制御する構成や、 コンバータ CONVl, CONV2のい ずれをも電流制御モードで制御する構成などが好ましい。
本発明の実施の形態によれば、 2つの蓄電部 BAT 1, BAT 2のうち、 蓄電 部 BAT 1が温度管理対象にされる。 そして、 蓄電部 BAT 1について、 昇温要 求または冷却要求が生じていると判断されると、 熱反応特性に基づいて、 蓄電部 BAT 1に対して充電側および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかが決定 される。 一方、 蓄電部 BAT 2は、 温度管理対象ではないので、 充放電電流を比 較的自由に決定できる。 そのため、 蓄電部 BAT 2に対しては、 負荷装置の電力 要求に応じた充放電制御を行なうことができる。 よって、 蓄電部 B A T 1につい ての温度管理および負荷装置からの電力要求への応答を同時に実現でき、 負荷装 置との間の授受電力への影響を抑制しつつ、 蓄電部の適切な温度管理を実現でき る。
また、 本発明の実施の形態によれば、 蓄電部に流れる電池電流と発熱量との対 応を示す抵抗発熱特性に基づいて、 充電 Z放電に伴う目標電流値が決定される。 そのため、 冷却要求時には、 抵抗性の発熱量がエントロピー変化に係る熱反応に よる吸熱量を上回らないように電池電流が決定される。 さらに、 昇温要求時には、 蓄電部の出力電圧を所定の下限値以上に維持するように、 目標電流値が制限され る。 これにより、 冷却要求時および昇温要求時における最適な目標電流値を決定 することができるため、 より効率的な蓄電部の温度管理を実現できる。
(変形例 1 )
上述した本発明の実施の形態に従う電源システム 1によれば、 温度管理対象と なるコンバータ C O N V 1の電池電流 I b 1の制御と、 駆動力発生部 3へ供給さ れる電力の制御とを両立することができる。 ここで、 駆動力発生部 3へ供給され る電力は、 コンバータ C O NV 1および C O NV 2から出力される電力の和に相 当するので、 駆動力発生部 3へ供給される電力およびコンバータ C O NV 2から 出力される電力を制御することで、 温度管理対象となるコンバータ C O N V 1を 流れる電力、 すなわち電池電流 I b 1を間接的に制御することもできる。
そこで、 本発明の実施の形態の変形例 1においては、 温度管理対象ではないコ ンバータ C O N V 2の電池電流 I b 2を制御することで、 温度管理対象となるコ ンバータ C O NV 1の電池電流 I b 1を間接的に制御する構成について説明する。 本発明の実施の形態の変形例 1に従う電源システムは、 制御部における制御構 造を除いて、 図 1に示す電源システム 1と同様であるので、 詳細な説明は繰返さ ない。
図 8 Aおよぴ図 8 Bを参照して、 本発明の実施の形態の変形例 1において、 図 4 Aおよび図 4 Bと同様の昇温動作および冷却動作を実現するための概略を説明 する。
図 8 Aは、 蓄電部 B A T 1を昇温動作させる場合を示す。 図 8 Bは、 蓄電部 BAT 1を冷却動作させる場合を示す。
図 8 Aを参照して、 蓄電部 BAT 2から電力要求値 PL*より大きな電力 P 2 が放電されると、 電力要求ィ直 P L*に応じた電力 P Lが駆動力発生部 3へ供給され る一方、 その残余の電力 (電力 P 2—電力要求値 PL*) が蓄電部 BAT 1へ供 給されることなる。 そのため、 蓄電部 BAT 1は、 当該残余の電力により充電さ れることになる。
一方、 図 8 Bを参照して、 蓄電部 BAT 2から電力要求値 PL*より小さな電 力 P 2が放電されると、 電力要求値 P L *に応じた電力 P Lを駆動力発生部 3へ供 給するために、 その不足分の電力 (電力要求値 PL*—電力 P 2) を蓄電部 BA T 1が分担することなる。 そのため、 蓄電部 BAT 1は、 当該不足分の電力を放 電することになる。
このように、 蓄電部 BAT 1の目標電流値に相当する充放電電力と、 駆動力発 生部 3からの電力要求値 PL*との差に相当する電力を供給するように、 コンパ ータ CON V 2を制御することで、 蓄電部 BAT 1の電池電流 I b 1を間接的に 制御できる。 そこで、 本発明の実施の形態の変形例 1においては、 コンバータ C ON V 2を電流制御モードで制御する一方、 コンバータ C ON V 1を電圧制御モ 一ドで制御することで、 蓄電部 BAT 1の温度管理を実現する。
(制御構造)
図 9を参照して、 本発明の実施の形態の変形例 1に従う制御部 2 Aにおける制 御構造について説明する。
本発明の実施の形態の変形例 1に従う制御構造は、 図 6に示す本発明の実施の 形態に従う制御構造において、 電流制御部 I C T R L 1および電圧制御部 V C T RL 1に代えて、 電流制御部 I C T R L 2および電圧制御部 V CTRL 2を配置 したものである。
電流制御部 I C T R L 2は、 蓄電部 B A T 1の電池電流 I b 1が選択部 60か ら出力される目標電流値と一致するように、 コンバータ C O N V 2を制御するた めのスィツチング指令 PWC 2を生成する。
具体的には、 電流制御部 I C T R L 2は、 乗算部 80と、 減算部 82, 86と、 除算部 84と、 P I制御部 74と、 変調部 76とを含む。 ここで、 減算部 86と P I制御部 74とは、 電流フィードバック制御要素を構成する。
乗算部 80は、 選択部 60から出力される目標電流値と、 蓄電部 BAT1の電 池電圧 Vb lとを乗算 (掛け算) して、 蓄電部 BAT 1の目標電力 P 1 *を算出 し、 減算部 82へ出力する。
減算部 82は、 駆動力発生部3からの電力要求値 PL*と蓄電部 BAT 1の目 標電力 P 1*との偏差から、 蓄電部 BAT 2の目標電力 P 2*を算出し、 除算部
84へ出力する。 なお、 減算部 82から出力される目標電力 P 2*は、 充電側で 負値 (一値) となり、 放電側で正値 (+値) となるように出力される。
除算部 84は、 減算部 82から受けた蓄電部 BAT 2の目標電力 P 2*を蓄電 部 BAT 2の電池電圧 Vb 2で除算 (割り算) して、 蓄電部 BAT 2の目標電流 値 I b 2*を算出し、 減算部 86へ出力する。
減算部 86は、 除算部 84から出力される目標電流値 I b 2*と、 蓄電部 BA
T 2の電池電流 I b 2との偏差を算出し、 その算出した偏差を P I制御部 74へ 出力する。
P I制御部 74は、 少なくとも比例要素および積分要素を含んで構成され、 減 算部 86から出力される偏差に応じた制御出力を所定のゲインおよび時定数に従 つて出力する。
変調部 76は、 図示しない発振部が発生する搬送波 (キヤリァ波) と P I制御 部 74からの制御出力とを比較して、 スイッチング指令 PWC 2を生成する。 上述のような制御構造によって、 コンバータ CON V 2は、 電流制御モード
(図 8 Aおよび図 8 B) で動作する。
一方、 電圧制御部 V C T R L 2は、 駆動力発生部 3への供給電圧 V hが電圧要 求値 Vh*と一致するように、 スイッチング指令 PWC 1を生成する。 具体的に は、 電圧制御部 V C T R L 2は、 減算部 70と、 P I制御部 64と、 変調部 66 とを含む。 ここで、 減算部 70と P I制御部 64とは、 電圧フィードバック制御 要素を構成する。
減算部 70は、 駆動力発生部 3からの電圧要求値 Vh*と、 蓄電部 BAT 2の 電池電圧 Vb 2との偏差を算出し、 その算出した偏差を P I制御部 64へ出力す る。 P I制御部 64は、 減算部 72から出力される偏差に応じた制御出力を所定 のゲインおょぴ時定数に従って出力する。 変調部 66は、 図示しない発振部が発 生する搬送波 (キャリア波) と P I制御部 64からの制御出力とを比較して、 ス ィツチング指令 PWC 1を生成する。
上述のような制御構造によって、 コンバータ CON VIは、 電圧制御モード (図 8 Aおよび図 8 B) で動作する。
その他については、 図 6に示す本発明の実施の形態に従う制御構造と同様であ るので、 詳細な説明は繰返さない。
図 10を参照して、 本発明の実施の形態の変形例 1に従う制御部 2 Aにおける 処理手順について説明する。
制御部 2 Aは、 蓄電部 B A T 1の電池温度 Tb 1を取得する (ステップ S 20
0) 。 また、 制御部 2Aは、 蓄電部 BAT 1の蓄電状態を取得する (ステップ S 202) 。 そして、 制御部 2Aは、 ステップ S 200において取得された電池温 度 T b 1に基づいて、 蓄電部 BAT 1についての昇温要求または冷却要求を生成 するか否かを判断する (ステップ S 204) 。
昇温要求を生成した場合 (ステップ S 204において 「昇温」 の場合) には、 制御部 2 Aは、 ステップ S 202において取得された蓄電部 BAT 1の蓄電状態 力 ら、 蓄電部 BAT 1の熱反応特性に基づいて、 昇温要求を満たすために充電側 および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する (ステップ S 20 6) 。 また、 制御部 2Aは、 ステップ S 200において取得された蓄電部 BAT 1の電池温度 T b 1に基づいて、 蓄電部 B AT 1の抵抗発熱特性を参照して、 充 電 /放電に伴う蓄電部 B A T 1についての目標電流値を決定する (ステップ S 2 08) 。 さらに、 制御部 2 Aは、 蓄電部 BAT 1の出力電圧特 1 "生に基づいて、 ス テツプ S 208において決定される目標電流値を制限する (ステップ S 210) 。 そして、 制御部 2 Aは、 蓄電部 BAT 1の電池電流 I b 1がステップ S 206 において決定された方向に流れるように、 かつ、 その値がステップ S 208また は S 210において決定された目標電流値と一致するように、 コンバータ CON V 2に対するスイッチング指令 PWC 2を生成する (ステップ S 212) 。
また、 制御部 2 Aは、 供給電圧 Vhを電圧要求値 Vh*と一致させるように、 コンバータ CON V 1に対するスィツチング指令 PWC 1を生成する (ステップ S 214) 。 そして、 制御部 2 Aは、 最初の処理に戻る。
冷却要求を生成した場合 (ステップ S 204において 「冷却」 の場合) には、 制御部 2 Aは、 ステップ S 202において取得された蓄電部 BAT 1の蓄電状態 力 ら、 蓄電部 BAT 1の熱反応特性に基づいて、 冷却要求を満たすために充電側 および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する (ステップ S 2 1 6) 。 また、 制御部 2Aは、 ステップ S 200において取得された蓄電部 BAT 1の電池温度 Tb 1に基づいて、 蓄電部 BAT 1の抵抗発熱特性を参照して、 充 電 放電に伴う蓄電部 BAT 1についての目標電流値を決定する (ステップ S 2 18) 。
そして、 制御部 2 Aは、 蓄電部 BAT 1の電池電流 I b 1がステップ S 216 において決定された方向に流れるように、 かつ、 その値がステップ S 218にお いて決定された目標電流値と一致するように、 コンバータ CON V 2に対するス イッチング指令 PWC 2を生成する (ステップ S 220) 。
また、 制御部 2 Aは、 供給電圧 Vhを電圧要求値 Vh*と一致させるように、 コンバータ CONV1に対するスイッチング指令 PWC 1を生成する (ステップ S 214) 。 そして、 制御部 2 Aは、 最初の処理に戻る。
昇温要求および冷却要求のいずれも生成しない場合 (ステップ S 204におい て NOの場合) には、 制御部 2 Aは、 通常の制御モードへ移行する (ステップ S 222) 。 そして、 制御部 2Aは、 最初の処理に戻る。
なお、 ここで言う 「通常の制御モード」 としては、 特定の制御モードに限定さ れるものではないが、 一例として、 コンバータ CONVl, CONV2のいずれ をも電圧制御モードで制御する構成や、 コンバータ CONVl, CONV2のい ずれをも電流制御モードで制御する構成などが好ましい。
この発明の実施の形態の変形例丄によれば、 上述のこの発明の実施の形態にお ける効果と同様の効果を得ることができる。 さらに、 この発明の実施の形態の変 形例 1によれば、 温度管理対象の蓄電部 BAT 1に対応するコンバータ C ONV 1と共同して電力供給を行なうコンバータ CON V 2に対して、 負荷装置からの 電力要求に応じたスイッチング指令を生成する。 そのため、 上述のこの発明に実 施の形態に比較して、 負荷装置からの電力要求に対してより確実に応答すること ができる。
(変形例 2)
本発明は、 上述した 2つの蓄電部を有する電源システム以外にも、 3つ以上の 蓄電部を有する電¾¾システムについても適用できる。
図 11を参照して、 本発明の実施の形態の変形例 2に従う電源システム 1 #を 備える車両 100 #の要部を示す概略構成について説明する。
車両 100 #は、 図 1に示す車両 100において電源、システム 1に代えて電源 システム 1 #を配置したものであり、 駆動力発生部 3および HV— ECU 4につ いては同様であるので、 詳細な説明は繰返さない。
電源システム 1 #は、 図 1に示す電源システム 1において、 コンバータ CON
V 1および対応の蓄電部 BAT 1を N組に拡張した第 1群電源部 20 OAと、 コ ンバータ CONV2および対応の蓄電部 B A T 2を M組に拡張した第 2群電源部 200 Bとを含む。 また、 電源システム 1 #は、 図 1に示す電源システム 1と同 様に、 各コンバータに対応した電池電流検出部、 電池電圧検出部おょぴ電池温度 検出部、 ならびに平滑コンデンサ C、 供給電流検出部 16、 および供給電圧検出 部 18' (いずれも図示しない) を含む。
第 1群電源部 20 OAは、 コンバータ CON V 1一 l〜CONV 1—Nおよび 対応の蓄電部 BAT 1 _ 1〜BAT 1— Nを含む。 また、 第 2群電源部 200B は、 コンバータ CON V 2-1〜CONV 2—Mおよび対応の蓄電部 BAT 2― 1〜13 丁2—1^を含む。
本発明の実施の形態の変形例 2に従う電源システムでは、 第 1群電源部 200 Aおよび第 2群電源部 200Bのうち、 いずれか一方が温度管理対象となる。 こ の温度管理対象は、 予め固定しておくこともできるし、 各蓄電部の蓄電状態 (S OC) や電池温度などに応じて随時切換ることもできる。 さらに、 第 1群電源部 200Aまたは第 2群電源部 200 Bに含まれる蓄電部の数も変更可能に構成し てもよい。
以下の説明においては、 一例として、 第 1群電源部 200 Aが温度管理対象で ある場合について説明する。 そのため、 第 1群電源部 200Aに含まれる蓄電部 BAT 1— 1〜: BAT 1— Nは、 蓄電状態に応じて、 充電および放電のそれぞれ に伴う熱反応が発熱反応および吸熱反応のいずれとなるかが変化する熱反応特性 を有する化学電池 (リチウムイオン電池など) を含んで構成される。 なお、 第 1 群電源部 20 OAが固定的に温度管理対象である場合には、 第 2群電源部 200 Bに含まれる蓄電部 BAT 2— 1〜B AT 2—Mは必ずしも上述のような化学電 池である必要はなく、 電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を用いてもよい。 制御部 2 #は、 温度管理対象である第 1群電源部 200 Aに含まれる蓄電部 B AT I— 1〜BAT 1—Nの電池温度を取得し、 取得した電池温度に基づいて、 蓄電部 BAT 1— 1〜; BAT 1—Nの各々における昇温要求または冷却要求の有 無を判断する。 そして、 蓄電部 BAT 1— 1〜BAT 1— Nのいずれかに昇温要 求または冷却要求が発生していると判断すると、 制御部 2 #は、 当該蓄電部の蓄 電状態と熱反応との対応を示す熱反応特性に基づいて、 昇温要求または冷却要求 を満たすために、 当該蓄電部について充電側および放電側のいずれの方向に電流 を流すべきかを決定する。 さらに、 制御部 2 #は、 当該蓄電部に決定した方向の 電流を流すためのスィツチング指令を生成し、 対応のコンバータに与える。 このように、 制御部 2 #は、 第 1群電源部 20 OAに含まれる蓄電部 BAT 1 一 1〜BAT 1— Nの電池温度に応じて、 各蓄電部に流す電流の方向を切換るこ とで、 蓄電部 BAT 1— 1〜: BAT 1—Nの温度管理を行なう。
また、 制御部 2 #は、 昇温要求または冷却要求が生じている蓄電部の電池温度 に基づいて、 温度管理を行なうために各蓄電部に流す電流の目標電流値を決定す る。
同時に、 制御部 2 #は、 電力要求値 PL*に応じた電力を駆動力発生部 3に供 給するように、 第 2群電源部 20 OBに含まれるコンバータ CON V 2—1〜2 — Mに対するスイッチング指令 PWC 2— 1〜2— Mを生成する。 すなわち、 制 御部 2 #は、 昇温要求または冷却要求を満たすために電源システム 1内を流れる 電流の影響が電源システム 1の外部 (駆動力発生部 3) へ波及しないように、 第 2群電源部 200 Bに含まれる蓄電部 BAT 2— 1〜B AT 2— Mの充電/放電 を制御する。
その他については、 上述した本発明の実施の形態と同様であるので、 詳細な説 明は繰返さない。 本発明の実施の形態の変形例 2においては、 駆動力発生部 3が 「負荷装置」 に 相当し、 主正母線 MP Lおよぴ主負母線 MN が 「電力線」 に相当し、 コンバー タ C O NV 1— 1〜1—Nおよび C O N V 2 - 1 - 2一 Mが 「複数の充放電制御 部」 に相当する。
本発明の実施の形態の変形例 2によれば、 3個以上の蓄電部から構成される場 合であっても、 本発明の実施の形態における効果と同様の効果を得ることができ る。 これにより、 負荷装置の電力要求に応じて、 コンバータおよび蓄電部の数を 比較的自由に設計することができる。 よって、 さまざまな大きさおよび種類の負 荷装置に対して電力供給可能な電源システムおよびそれを備えた車両を実現でき る。
なお、 本発明の実施の形態およびその変形例においては、 負荷装置の一例とし て、 2つのモータジエネレータを含む駆動力発生部を用いる構成について説明し たが、 モータジェネレータの数は制限されない。 さらに、 負荷装置としては、 車 両の駆動力を発生する駆動力発生部に限られず、 電力消費のみを行なう装置およ び電力消費および発電の両方が可能な装置のいずれにも適用することができる。 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない と考えられるべきである。 本発明の範囲は、 上記した説明ではなく、 請求の範囲 によって示され、 請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま れることが意図される。

Claims

請求の範囲
1 . 各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有する電源システムであつ て、
負荷装置と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、 前記複数の蓄電部と前記電力線との間にそれぞれ設けられ、 各々が対応の前記 蓄電部の充電 放電を制御可能に構成された複数の充放電制御部とを備え、 前記複数の蓄電部は、 温度管理対象となる少なくとも 1個の第 1の蓄電部と、 残余の第 2の蓄電部とを含み、
前記第 1の蓄電部の各々は、 蓄電状態に応じて、 充電および放電のそれぞれに 伴う熱反応が発熱反応および吸熱反応のいずれとなるかが変化する熱反応特性を 有する化学電池を含んで構成され、
前記電源システムは、
前記第 1の蓄電部の温度を取得する温度取得部と、
前記第 1の蓄電部の蓄電状態を取得する蓄電状態取得部と、
前記温度取得部によって取得された温度に基づいて、 前記第 1の蓄電部の各々 についての昇温要求または冷却要求を生成する要求生成部と、
前記要求生成部によつて前記昇温要求または前記冷却要求を生成された蓄電部 について、 前記蓄電状態取得部によって取得された蓄電状態から、 前記熱反応特 性に基づいて、 当該昇温要求または当該冷却要求を満たすために、 充電側および 放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する電流方向決定部と、 前記電流方向決定部によって決定された方向の電流が流れるように、 前記複数 の充放電制御部の各々に制御指令を与える制御指令生成部とを備える、 電源シス テム。
2 . 前記電源システムは、 当該第 1の蓄電部の温度に基づいて、 前記電流方向 決定部によって決定される充電側または放電側に流すための目標電流値を決定す る目標電流値決定部をさらに備える、 請求の範囲第 1項に記載の電源システム。
3 . 前記制御指令生成部は、 当該第 1の蓄電部の電流値が前記目標電流値決定 部によって決定される前記目標電流値と一致するように、 当該第 1の蓄電部に対 応する前記充放電制御部に前記制御指令を与える、 請求の範囲第 2項に記載の電 源システム。
4 . 前記制御指令生成部は、 前記第 1の蓄電部の充放電電力の総和と、 前記負 荷装置からの電力要求との差に相当する電力を供給するように、 前記第 2の蓄電 部に対応する前記充放電制御部の各々に前記制御指令を与える、 請求の範囲第 3 項に記載の電源システム。
5 . 前記複数の蓄電部は、 1個の前記第 1の蓄電部と、 1個の前記第 2の蓄電 部とからなり、
前記制御指令生成部は、 前記目標電流値決定部によって決定される前記目標電 流値に相当する前記第 1の蓄電部の充放電電力と、 前記負荷装置からの電力要求 との差に相当する電力を供給するように、 前記第 2の蓄電部に対応する前記充放 電制御部に前記制御指令を与える、 請求の範囲第 2項に記載の電源システム。
6 . 前記目標電流値決定部は、 当該第 1の蓄電部に流れる電流と発熱量との対 応を示す予め定められた抵抗発熱特性を参照して、 前記目標電流値を決定する、 請求の範囲第 2項に記載の電源システム。
7 . 前記要求生成部によって前記昇温要求が生成されたときに、 当該第 1の蓄 電部に流れる電流と出力電圧との対応を示す予め定められた出力電圧特性に基づ いて、 当該第 1の蓄電部の出力電圧を所定電圧値以上に維持するために、 前記目 標電流値決定部によって決定される前記目標電流値を制限する電流値制限部をさ らに備える、 請求の範囲第 2項に記載の電源システム。
8 . 前記第 1の蓄電部は、 リチウムイオン電池を含んで構成される、 請求の範 囲第 1項に記載の電源システム。
9 . 各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有する電源システムと、 前記電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部 とを備える車両であって、
前記電源システムは、
前記駆動力発生部と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電 力線と、
前記複数の蓄電部と前記電力線との間にそれぞれ設けられ、 各々が対応の前記 蓄電部の充電 z放電を制御可能に構成された複数の充放電制御部とを備え、 前記複数の蓄電部は、 温度管理対象となる少なくとも 1個の第 1の蓄電部と、 残余の第 2の蓄電部とを含み、 .
前記第 1の蓄電部の各々は、 蓄電状態に応じて、 充電および放電のそれぞれに 伴う熱反応が発熱反応および吸熱反応のいずれとなるかが変化する熱反応特性を 有する化学電池を含んで構成され、
前記電源システムは、
前記第 1の蓄電部の温度を取得する温度取得部と、
前記第 1の蓄電部の蓄電状態を取得する蓄電状態取得部と、
前記温度取得部によって取得された温度に基づいて、 前記第 1の蓄電部の各々 についての昇温要求または冷却要求を生成する要求生成部と、
前記要求生成部によって前記昇温要求または前記冷却要求を生成された蓄電部 について、 前記蓄電状態取得部によって取得された蓄電状態から、 前記熱反応特 性に基づいて、 当該昇温要求または当該冷却要求を満たすために、 充電側および 放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する電流方向決定部と、 前記電流方向決定部によって決定された方向の電流が流れるように、 前記複数 の充放電制御部の各々に制御指令を与える制御指令生成部とを備える、 車両。
1 0 . 前記電源システムは、 当該第 1の蓄電部の温度に基づいて、 前記電流方 向決定部によって決定される充電側または放電側に流すための目標電流値を決定 する目標電流値決定部をさらに備える、 請求の範囲第 9項に記載の車両。
1 1 . 前記制御指令生成部は、 当該第 1の蓄電部の電流値が前記目標電流値決 定部によって決定される前記目標電流値と一致するように、 当該第 1の蓄電部に 対応する前記充放電制御部に前記制御指令を与える、 請求の範囲第 1 0項に記載 の車両。
1 2 . 前記制御指令生成部は、 前記第 1の蓄電部の充放電電力の総和と、 前記 駆動力発生部からの電力要求との差に相当する電力を供給するように、 前記第 2 の蓄電部に対応する前記充放電制御部の各々に前記制御指令を与える、 請求の範 囲第 1 1項に記載の車両。
1 3 . 前記複数の蓄電部は、 1個の前記第 1の蓄電部と、 1個の前記第 2の蓄 電部とからなり、
前記制御指令生成部は、 前記目標電流値決定部によって決定される前記目標電 流値に相当する前記第 1の蓄電部の充放電電力と、 前記駆動力発生部からの電力 要求との差に相当する電力を供給するように、 前記第 2の蓄電部に対応する前記 充放電制御部に前記制御指令を与える、 請求の範囲第 1 0項に記載の車両。
1 4 . 前記目標電流値決定部は、 当該第 1の蓄電部に流れる電流と発熱量との 対応を示す予め定められた抵抗発熱特性を参照して、 前記目標電流値を決定する、 請求の範囲第 1 0項に記載の車両。
1 5 . 前記要求生成部によって前記昇温要求が生成されたときに、 当該第 1の 蓄電部に流れる電流と出力電圧との対応を示す予め定められた出力電圧特性に基 づいて、 当該第 1の蓄電部の出力電圧を所定電圧値以上に維持するために、 前記 目標電流値決定部によって決定される前記目標電流値を制限する電流値制限部を さらに備える、 請求の範囲第 1 0項に記載の車両。
1 6 . 前記第 1の蓄電部は、 リチウムイオン電池を含んで構成される、 請求の 範囲第 9項に記載の車両。
1 7 . 各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有する電源システムにお ける蓄電部の温度管理方法であって、
前記電源システムは、
負荷装置と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、 前記複数の蓄電部と前記電力線との間にそれぞれ設けられ、 各々が対応の前記 蓄電部の充電/放電を制御可能に構成された複数の充放電制御部とを備え、 前記複数の蓄電部は、 温度管理対象となる少なくとも 1個の第 1の蓄電部と、 残余の第 2の蓄電部とを含み、
前記第 1の蓄電部の各々は、 蓄電状態に応じて、 充電おょぴ放電のそれぞれに 伴う熱反応が発熱反応および吸熱反応のレ、ずれとなるかが変化する熱反応特性を 有する化学電池を含んで構成され、
前記温度管理方法は、
前記第 1の蓄電部の温度を取得する温度取得ステツプと、
前記第 1の蓄電部の蓄電状態を取得する蓄電状態取得ステツプと、 前記温度取得ステップにおいて取得された温度に基づいて、 前記第 1の蓄電部 の各々についての昇温要求または冷却要求を生成する要求生成ステップと、 前記要求生成ステップにおいて前記昇温要求または前記冷却要求を生成された 蓄電部について、 前記蓄電状態取得ステップにおいて取得された蓄電状態から、 前記熱反応特性に基づいて、 当該昇温要求または当該冷却要求を満たすために、 充電側および放電側のいずれの方向に電流を流すべきかを決定する電流方向決定 ステップと、
前記電流方向決定ステップによって決定された方向の電流が流れるように、 前 記複数の充放電制御部の各々に制御指令を与える制御指令生成ステップとを含む、 温度管理方法。
1 8 . 前記温度管理方法は、 当該第 1の蓄電部の温度に基づいて、 前記電流方 向決定ステップにおいて決定される充電側または放電側に流すための目標電流値 を決定する目標電流値決定ステップをさらに含む、 請求の範囲第 1 7項に記載の 温度管理方法。
1 9 . 前記制御指令生成ステップでは、 当該第 1の蓄電部の電流値が前記目標 電流値決定ステツプにおいて決定される前記目標電流値と一致するように、 当該 . 第 1の蓄電部に対応する前記充放電制御部に前記制御指令を与える、 請求の範囲 第 1 8項に記載の温度管理方法。
2 0 . 前記制御指令生成ステップでは、 前記第 1の蓄電部の充放電電力の総和 · と、 前記負荷装置からの電力要求との差に相当する電力を供給するように、 前記 第 2の蓄電部に対応する前記充放電制御部の各々に前記制御指令を与える、 請求 の範囲第 1 9項に記載の温度管理方法。
2 1 . 前記複数の蓄電部は、 1個の前記第 1の蓄電部と、 1個の前記第 2の蓄 電部とからなり、
前記制御指令生成ステップでは、 前記目標電流値決定部によって決定される前 記目標電流値に相当する前記第 1の蓄電部の充放電電力と、 前記負荷装置からの 電力要求との差に相当する電力を供給するように、 前記第 2の蓄電部に対応する 前記充放電制御部に前記制御指令を与える、 請求の範囲第 1 8項に記載の温度管 理方法。
2 2 . 前記目標電流値決定ステップでは、 当該第 1の蓄電部に流れる電流と発 熱量との対応を示す予め定められた抵抗発熱特性を参照して、 前記目標電流値を 決定する、 請求の範囲第 1 8項に記載の温度管理方法。
2 3 . 前記要求生成ステップにおいて前記昇温要求が生成されたときに、 当該 第 1の蓄電部に流れる電流と出力電圧との対応を示す予め定められた出力電圧特 性に基づいて、 当該第 1の蓄電部の出力電圧を所定電圧値以上に維持するために、 前記目標電流値決定ステップにおいて決定される前記目標電流値を制限する電流 値制限ステップをさらに含む、 請求の範囲第 1 8項に記載の温度管理方法。
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