WO2017110478A1 - Control method and control device - Google Patents

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吉広 枝本
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Definitions

  • the present invention relates to a control method and a control device.
  • the control device 140 is connected to the charger / discharger 112 and controls charge / discharge processing of the battery 111 by the charger / discharger 112. Specifically, the control device 140 determines input / output power to the battery 111 in the charge / discharge processing, and the charger / discharger 112 inputs / outputs power to / from the battery 111 with the determined input / output power. 112 is controlled. In particular, the control device 140 determines the upper and lower limit threshold values (input / output available power) at which the performance of the battery 111 is unlikely to deteriorate based on the cell temperature and the outside air temperature, which are the usage conditions of the battery 111. Then, the control device 140 determines the input / output power as input / output possible power (or power equal to or lower than the input / output possible power).
  • the control device 140 includes a storage unit 141 and a control unit 142.
  • the controller 142 When the controller 142 inputs power to the battery 111, the controller 142 continuously calculates the power that can be input.

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Abstract

Provided are a control method and a control device which allow electric power according to a use condition to be easily inputted to or outputted from a battery. The control method according to the present invention comprises: a calculation step for calculating an input/output electric power for a battery (111) on the basis of an upper limit temperature reaching electric power, which increases, if being inputted for a predetermined time period, the temperature of the battery (111) to an upper limit temperature set for the battery (111); a determination step for determining an inputtable/outputtable electric power on the basis of the calculated input/output electric power, and determining an electric power to be inputted to or outputted from the battery (111) on the basis of the determined inputtable/outputtable electric power; and a control step for controlling charging/discharging of the battery (111) by the determined electric power.

Description

制御方法及び制御装置Control method and control apparatus 関連出願へのクロスリファレンスCross-reference to related applications
　本出願は、日本国特許出願２０１５－２５５１５８号（２０１５年１２月２５日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。 This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2015-255158 (filed on December 25, 2015), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
　本発明は、制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to a control method and a control device.
　二次電池（バッテリ）の充電において、バッテリに所定以上の電力を入力すると、バッテリ内において電解液の還元分解が発生し、バッテリが劣化することが知られている。この問題は、特にバッテリの温度が高くなるほど、発生しやすい。また、バッテリに所定以上の電力を入力し続けると、熱暴走する可能性も高くなる。このような問題に対し、従来、バッテリ温度を測定し、バッテリ温度に応じて入出力する電力の上限値を決定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 In charging a secondary battery (battery), it is known that when a predetermined amount of power is input to the battery, reductive decomposition of the electrolyte occurs in the battery and the battery deteriorates. This problem is more likely to occur, especially as the battery temperature increases. In addition, if a predetermined amount of power is continuously input to the battery, the possibility of thermal runaway increases. In order to solve such a problem, conventionally, an apparatus for measuring a battery temperature and determining an upper limit value of electric power to be input / output according to the battery temperature is known (for example, see Patent Document 1).
特開２００３－２１９５１０号公報JP 2003-219510 A
　ところで、二次電池に入出力可能な電力の上限値は、時間の経過による使用条件の変化とともに変化する。そのため、使用条件の変化に合わせた入出力可能電力の上限値を得ることができれば、バッテリの劣化が発生しにくい状態を維持しつつ、可能な限り大きな電力をバッテリに入力しやすくなる。 By the way, the upper limit of the power that can be input / output to / from the secondary battery changes as the usage conditions change over time. Therefore, if an upper limit value of input / output possible power that matches the change in use conditions can be obtained, it becomes easy to input as much power as possible into the battery while maintaining a state in which the battery is unlikely to deteriorate.
　かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、使用条件に応じた電力がバッテリに入出力されやすい制御方法及び制御装置を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such a viewpoint is to provide a control method and a control device in which power corresponding to use conditions is easily input / output to / from a battery.
　上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る制御方法は、
　所定時間入力することにより、バッテリの温度が該バッテリに設定された上限温度に達する上限温度到達電力に基づいて、前記バッテリに対する入出力電力を算出する算出ステップと、
　前記算出した入出力電力に基づいて入出力可能電力を決定し、該決定した入出力可能電力に基づいて前記バッテリに入出力する電力を決定する決定ステップと、
　前記決定した電力で前記バッテリの充放電を制御する制御ステップとを含む。 In order to solve the above-described problem, a control method according to an embodiment of the present invention includes:
A calculation step of calculating input / output power for the battery based on an upper limit temperature reaching power at which the temperature of the battery reaches an upper limit temperature set for the battery by inputting for a predetermined time; and
A determination step of determining input / output possible power based on the calculated input / output power, and determining power input / output to / from the battery based on the determined input / output possible power;
A control step of controlling charging / discharging of the battery with the determined electric power.
　また、本発明の一実施形態に係る制御装置は、
　バッテリに設定された上限温度を記憶する記憶部と、
　所定時間入力することにより、バッテリの温度が前記上限温度に達する上限温度到達電力に基づいて、前記バッテリに対する入出力電力を算出し、該算出した入出力電力に基づいて入出力可能電力を決定し、該決定した入出力可能電力に基づいて前記バッテリに入出力する電力を決定し、該決定した電力で前記バッテリの充放電を制御する制御部とを備える。 In addition, the control device according to one embodiment of the present invention,
A storage unit for storing an upper limit temperature set in the battery;
By inputting for a predetermined time, input / output power to the battery is calculated based on the upper limit temperature reaching power at which the battery temperature reaches the upper limit temperature, and input / output possible power is determined based on the calculated input / output power. And a control unit that determines power to be input / output to the battery based on the determined input / output possible power, and controls charging / discharging of the battery with the determined power.
　本発明の一実施形態に係る制御方法及び制御装置によれば、バッテリの温度が上限温度に達する電力を使用して入出力電力を算出し、算出した入出力電力を入出力可能電力として決定する。そのため、この制御方法によれば、バッテリの温度が上限温度を超えないようにしながら、可能な限り大きな電力を入力可能電力と決定できる。従って、バッテリの温度に応じて入力可能電力が決定され、入力可能電力に基づいてバッテリに電力が入力されるため、使用条件に応じた電力がバッテリに入力されやすくなる。 According to the control method and the control device according to the embodiment of the present invention, the input / output power is calculated using the power at which the battery temperature reaches the upper limit temperature, and the calculated input / output power is determined as the input / output possible power. . Therefore, according to this control method, it is possible to determine as much power as possible as input possible power while preventing the battery temperature from exceeding the upper limit temperature. Therefore, the power that can be input is determined in accordance with the temperature of the battery, and the power is input to the battery based on the power that can be input.
本発明の一実施形態に係る制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the control system which concerns on one Embodiment of this invention. 図１の制御装置が行う入力可能電力の算出処理の一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the calculation process of the input possible electric power which the control apparatus of FIG. 1 performs. 図１の制御システムによる制御結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control result by the control system of FIG.
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
　図１は、本発明の一実施形態に係る制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。制御システム１００は、充放電回路１１０と、セル温度センサ１２０と、バッテリコントローラ１３０と、制御装置１４０と、外気温度センサ１２１とを備える。制御システム１００は、例えば電気自動車に搭載される。 FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a control system according to an embodiment of the present invention. The control system 100 includes a charge / discharge circuit 110, a cell temperature sensor 120, a battery controller 130, a control device 140, and an outside air temperature sensor 121. The control system 100 is mounted on, for example, an electric vehicle.
　充放電回路１１０は、バッテリ１１１と、充放電器１１２とを含む。バッテリ１１１と、充放電器１１２とは直列に接続されている。バッテリ１１１は、リチャージャブル・バッテリ（二次電池）であり、例えばリチウム・イオン・バッテリである。バッテリ１１１は、複数の電池セルを接続して形成されている。なお、バッテリ１１１は、リチウム・イオン・バッテリ以外の他の種類のバッテリであってもよい。バッテリ１１１は、例えば制御システム１００が電気自動車に搭載されている場合、図示しない駆動モータ等に電力を供給する。 The charging / discharging circuit 110 includes a battery 111 and a charger / discharger 112. The battery 111 and the charger / discharger 112 are connected in series. The battery 111 is a rechargeable battery (secondary battery), for example, a lithium ion battery. The battery 111 is formed by connecting a plurality of battery cells. The battery 111 may be other types of batteries other than the lithium ion battery. For example, when the control system 100 is mounted on an electric vehicle, the battery 111 supplies power to a drive motor (not shown).
　バッテリ１１１は、充放電器１１２により充放電が行われる。また、充放電回路１１０は、充放電回路１１０に流れる充放電電流値を測定する電流センサ１１３と、バッテリ１１１の各電池セルの両端の端子間電圧値を測定する電圧センサ１１４とを備える。電流センサ１１３と、電圧センサ１１４とは、バッテリコントローラ１３０に接続される。電流センサ１１３が測定した電流に関する情報（充放電電流値）及び電圧センサ１１４が測定した電圧に関する情報（端子間電圧値）は、図１に破線の矢印で示すように、バッテリコントローラ１３０に入力される。 The battery 111 is charged / discharged by the charger / discharger 112. Further, the charge / discharge circuit 110 includes a current sensor 113 that measures a charge / discharge current value flowing through the charge / discharge circuit 110 and a voltage sensor 114 that measures a voltage value between terminals of each battery cell of the battery 111. The current sensor 113 and the voltage sensor 114 are connected to the battery controller 130. Information about the current measured by the current sensor 113 (charge / discharge current value) and information about the voltage measured by the voltage sensor 114 (voltage value between terminals) are input to the battery controller 130 as indicated by the dashed arrows in FIG. The
　セル温度センサ１２０は、制御システム１００においてバッテリ１１１に接触して配置され、バッテリ１１１の温度を測定する。セル温度センサ１２０は、例えば熱電対、サーミスタ、バイメタル等の周知の温度センサにより構成される。セル温度センサ１２０は、各電池セルの温度を個別に測定するように、各電池セルにそれぞれ接触して配置されている。セル温度センサ１２０は、バッテリコントローラ１３０に接続され、測定されたバッテリ１１１の温度に関する情報（セル温度）は、図１に破線の矢印で示すように、バッテリコントローラ１３０に入力される。 The cell temperature sensor 120 is disposed in contact with the battery 111 in the control system 100 and measures the temperature of the battery 111. The cell temperature sensor 120 is configured by a known temperature sensor such as a thermocouple, thermistor, or bimetal. The cell temperature sensor 120 is disposed in contact with each battery cell so as to individually measure the temperature of each battery cell. The cell temperature sensor 120 is connected to the battery controller 130, and the measured information on the temperature of the battery 111 (cell temperature) is input to the battery controller 130 as indicated by the dashed arrow in FIG.
　バッテリコントローラ１３０は、バッテリ１１１に接続され、例えば電流センサ１１３から入力された充放電電流値及び電圧センサ１１４から入力された端子間電圧値に基づき、バッテリ１１１の各電池セルの状態を監視及び推定する。バッテリコントローラ１３０は、制御装置１４０に接続され、取得した充放電電流値、端子間電圧値及びセル温度を制御装置１４０に送信する。 The battery controller 130 is connected to the battery 111 and monitors and estimates the state of each battery cell of the battery 111 based on, for example, a charge / discharge current value input from the current sensor 113 and a voltage value between terminals input from the voltage sensor 114. To do. The battery controller 130 is connected to the control device 140 and transmits the acquired charge / discharge current value, the voltage value between terminals, and the cell temperature to the control device 140.
　外気温度センサ１２１は、充放電回路１１０の周囲、特にバッテリ１１１の周囲の外気の温度（外気温度）を測定する。外気温度センサ１２１は、例えば制御装置１４０に接続され、測定された外気温度は、図１に破線の矢印で示すように、制御装置１４０に入力される。 The outside air temperature sensor 121 measures the temperature of outside air (outside air temperature) around the charge / discharge circuit 110, particularly around the battery 111. The outside air temperature sensor 121 is connected to, for example, the control device 140, and the measured outside air temperature is input to the control device 140 as indicated by a dashed arrow in FIG.
　制御装置１４０は、充放電器１１２に接続され、充放電器１１２によるバッテリ１１１への充放電処理を制御する。具体的には、制御装置１４０は、充放電処理におけるバッテリ１１１への入出力電力を決定し、決定した入出力電力で充放電器１１２がバッテリ１１１に電力を入出力するように、充放電器１１２を制御する。制御装置１４０は、特に、バッテリ１１１の使用条件であるセル温度及び外気温度に基づいて、バッテリ１１１の性能の劣化が生じにくい入出力電力の上下限閾値（入出力可能電力）を決定する。そして、制御装置１４０は、入出力電力を入出力可能電力（又は入出力可能電力以下の電力）に決定する。制御装置１４０は、記憶部１４１と、制御部１４２とを備える。 The control device 140 is connected to the charger / discharger 112 and controls charge / discharge processing of the battery 111 by the charger / discharger 112. Specifically, the control device 140 determines input / output power to the battery 111 in the charge / discharge processing, and the charger / discharger 112 inputs / outputs power to / from the battery 111 with the determined input / output power. 112 is controlled. In particular, the control device 140 determines the upper and lower limit threshold values (input / output available power) at which the performance of the battery 111 is unlikely to deteriorate based on the cell temperature and the outside air temperature, which are the usage conditions of the battery 111. Then, the control device 140 determines the input / output power as input / output possible power (or power equal to or lower than the input / output possible power). The control device 140 includes a storage unit 141 and a control unit 142.
　記憶部１４１は、半導体メモリ等で構成することができ、各種情報や制御装置１４０を動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。記憶部１４１は、例えば、制御部１４２が入出力可能電力を決定する際に使用するアルゴリズム及び後述する計算式等を記憶する。 The storage unit 141 can be configured by a semiconductor memory or the like, and stores various information, a program for operating the control device 140, and the like, and also functions as a work memory. The storage unit 141 stores, for example, an algorithm used when the control unit 142 determines the power that can be input and output, a calculation formula described later, and the like.
　制御部１４２は、制御装置１４０の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部１４２は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成され、かかるプログラムは、例えば記憶部１４１又は外部の記憶媒体等に格納される。 The control unit 142 is a processor that controls and manages the entire control device 140. The control unit 142 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a program that defines a control procedure, and the program is stored in, for example, the storage unit 141 or an external storage medium.
　制御部１４２は、入出力可能電力を決定する。制御部１４２は、バッテリ１１１の発熱量を考慮せずにバッテリ１１１の特性に基づいて第１の入出力電力を算出する第１の入出力電力演算と、バッテリ１１１の発熱量を考慮して第２の入出力電圧を算出する第２の入出力電力演算とを行う。そして、制御部１４２は、第１の入出力電力演算と第２の入出力電力演算との２つの演算結果、つまり第１の入力電力と第２の入力電力とに基づいて、入出力可能電力を決定する。本実施形態では、制御部１４２は、２つの演算結果のうち、値が小さい演算結果を入出力可能電力として決定する。本実施形態に係る制御部１４２による入出力可能電力の算出処理について、図２を参照して詳細に説明する。なお、本明細書では、以下、制御部１４２が、入力電力の上下限閾値（入力可能電力）を算出する場合について説明する。 The control unit 142 determines input / output possible power. The control unit 142 considers the first input / output power calculation for calculating the first input / output power based on the characteristics of the battery 111 without considering the heat generation amount of the battery 111 and the heat generation amount of the battery 111. The second input / output power calculation for calculating the input / output voltage of 2 is performed. Then, the control unit 142 can input / output power based on two calculation results of the first input / output power calculation and the second input / output power calculation, that is, the first input power and the second input power. To decide. In the present embodiment, the control unit 142 determines a calculation result having a small value as the input / output possible power among the two calculation results. A calculation process of input / output possible power by the control unit 142 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. In the present specification, the case where the control unit 142 calculates the upper and lower limit threshold values (inputtable power) of the input power will be described below.
　図２は、制御装置１４０の制御部１４２が行う入力可能電力の算出処理の一例を説明する概略図である。まず第１の入力電力演算について説明する。第１の入力電力演算は、制御部１４２が有する減算部１５０、除算部１５１、第１加算部１５２、第１乗算部１５３、第２加算部１５４及び第２乗算部１５５によって行われる。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a calculation process of the input power that is performed by the control unit 142 of the control device 140. First, the first input power calculation will be described. The first input power calculation is performed by the subtraction unit 150, the division unit 151, the first addition unit 152, the first multiplication unit 153, the second addition unit 154, and the second multiplication unit 155 included in the control unit 142.
　減算部１５０は、バッテリ１１１について予め設定された入力可能な上下限電圧から、電圧センサ１１４が測定したバッテリ１１１の各電池セルのセル電圧（端子間電圧値）のうち、最大値を示す電池セルのセル電圧を減算する。つまり、減算部１５０は、バッテリ１１１に固有の特性に基づいて設定された入力可能な上下限電圧と、実際に入力されている電圧値との差分を算出する。この差分は、バッテリ１１１の特性に基づいて予め設定された入力可能な上下限電圧に対して、実際に入力されている電圧値からさらに入力可能な電圧値を示している。なお、バッテリ１１１について予め定められた入出力可能な上下限電圧は、例えば記憶部１４１に予め記憶されている。減算部１５０が算出した差分は、除算部１５１に入力される。 The subtracting unit 150 is a battery cell that indicates the maximum value among the cell voltages (voltage values between terminals) of each battery cell of the battery 111 measured by the voltage sensor 114 from the upper and lower limit voltages that can be input in advance for the battery 111. The cell voltage of is subtracted. That is, the subtraction unit 150 calculates the difference between the upper and lower limit voltage that can be input set based on the characteristic unique to the battery 111 and the voltage value that is actually input. This difference indicates a voltage value that can be further input from the actually input voltage value with respect to the input upper and lower limit voltages that are set in advance based on the characteristics of the battery 111. Note that the upper and lower limit voltages that can be input and output in advance for the battery 111 are stored in advance in the storage unit 141, for example. The difference calculated by the subtraction unit 150 is input to the division unit 151.
　次に、除算部１５１は、減算部１５０が算出した差分を、バッテリ１１１の各電池セルの内部抵抗値のうち、最大の内部抵抗値を有する電池セルのセル内部抵抗値で割る（除算する）。この除算により、除算部１５１は、実際にバッテリ１１１に入力されている電流値からさらに入力可能な電流値（Δ電流）を算出する。なお、バッテリ１１１の各電池セルの内部抵抗値は、例えば記憶部１４１に予め記憶されている。除算部１５１が算出したΔ電流は、第１加算部１５２及び第１乗算部１５３に入力される。 Next, the dividing unit 151 divides (divides) the difference calculated by the subtracting unit 150 by the cell internal resistance value of the battery cell having the maximum internal resistance value among the internal resistance values of the battery cells of the battery 111. . By this division, the division unit 151 calculates a current value (Δ current) that can be further input from the current value actually input to the battery 111. The internal resistance value of each battery cell of the battery 111 is stored in advance in the storage unit 141, for example. The Δ current calculated by the division unit 151 is input to the first addition unit 152 and the first multiplication unit 153.
　第１加算部１５２は、除算部１５１から入力されたΔ電流と、電流センサ１１３が検出した充放電電流値とを加算することにより、バッテリ１１１に入力可能な電流の上限値を算出する。第１加算部１５２が算出した入力可能な電流の上限値は、第２乗算部１５５に入力される。 The first addition unit 152 calculates the upper limit value of the current that can be input to the battery 111 by adding the Δ current input from the division unit 151 and the charge / discharge current value detected by the current sensor 113. The upper limit value of the input current calculated by the first addition unit 152 is input to the second multiplication unit 155.
　第１乗算部１５３は、除算部１５１から入力されたΔ電流と、バッテリ１１１全体の内部抵抗値とを乗算する。この乗算により、第１乗算部１５３は、実際にバッテリ１１１に印加されている電圧値からさらに印加可能な電圧値（Δ電圧）を算出する。バッテリ１１１全体の内部抵抗値は、例えば、記憶部１４１に予め記憶されている。第１乗算部１５３が算出したΔ電圧は、第２加算部１５４に入力される。 The first multiplication unit 153 multiplies the Δ current input from the division unit 151 by the internal resistance value of the battery 111 as a whole. By this multiplication, the first multiplier 153 calculates a voltage value (Δ voltage) that can be further applied from the voltage value actually applied to the battery 111. The internal resistance value of the entire battery 111 is stored in advance in the storage unit 141, for example. The Δ voltage calculated by the first multiplier 153 is input to the second adder 154.
　第２加算部１５４は、第１乗算部１５３から入力されたΔ電流と、電圧センサ１１４が検出した端子間電圧値に基づいて算出されるバッテリ１１１全体の端子間電圧値とを加算することにより、バッテリ１１１に印加可能な電圧の上限値を算出する。第２加算部１５４が算出した印加可能な電圧の上限値は、第２乗算部１５５に入力される。 The second adder 154 adds the Δ current input from the first multiplier 153 and the inter-terminal voltage value of the entire battery 111 calculated based on the inter-terminal voltage value detected by the voltage sensor 114. The upper limit value of the voltage that can be applied to the battery 111 is calculated. The upper limit value of the applicable voltage calculated by the second adder 154 is input to the second multiplier 155.
　そして、第２乗算部１５５は、第１加算部１５２から入力された入力可能な電流の上限値と、第２加算部１５４から入力された印加可能な電圧の上限値との乗算を行うことにより、第１の入力電力を算出する。第２乗算部１５５が算出した第１の入力電力は、入力可能電力決定部１７０に入力される。 The second multiplication unit 155 multiplies the upper limit value of the input current that is input from the first addition unit 152 and the upper limit value of the applicable voltage that is input from the second addition unit 154. The first input power is calculated. The first input power calculated by the second multiplication unit 155 is input to the input possible power determination unit 170.
　次に、第２の入力電力演算について説明する。第２の入力電力演算は、制御部１４２が有する演算部１６０によって行われる。演算部１６０は、入力されたセル温度及び外気温度と、後述するバッテリ１１１の上限温度に基づき、次の式（１）により、第２の入力電力Ｗを算出する。 Next, the second input power calculation will be described. The second input power calculation is performed by the calculation unit 160 included in the control unit 142. The calculation unit 160 calculates the second input power W by the following expression (1) based on the input cell temperature and outside air temperature and the upper limit temperature of the battery 111 described later.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）において、Ｒはバッテリ１１１全体の内部抵抗値であり、Ｖはバッテリ１１１全体の端子間電圧値である。また、Ｗｅｑは、バッテリ１１１が現在の温度を維持するために、バッテリ１１１に入力されるべき電力である。つまり、Ｗｅｑは、バッテリ１１１への入力により、バッテリ１１１が現在の温度を維持可能となる電力である。Ｗｅｑは、次の式（２）により表される。 In Expression (1), R is the internal resistance value of the entire battery 111, and V is the inter-terminal voltage value of the entire battery 111. W eq is electric power that should be input to the battery 111 in order for the battery 111 to maintain the current temperature. That is, W eq is electric power that allows the battery 111 to maintain the current temperature by input to the battery 111. W eq is represented by the following equation (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
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　式（２）において、Ｔｂａｔは、セル温度センサ１２０が測定した各電池セルのセル温度のうち、最大のセル温度を有する電池セルのセル温度である。また、Ｔｏｕｔは、外気温度センサ１２１が測定した外気温度である。つまり、Ｔｂａｔ－Ｔｏｕｔは、バッテリ１１１からの放熱を示す。θは、バッテリ１１１の熱抵抗である。 In Equation (2), T bat is the cell temperature of the battery cell having the maximum cell temperature among the cell temperatures of each battery cell measured by the cell temperature sensor 120. Further, T out is the outside temperature measured by the outside temperature sensor 121. That is, T bat −T out indicates heat dissipation from the battery 111. θ is the thermal resistance of the battery 111.
　また、式（１）において、Ｗｍｒは、バッテリ１１１について予め設定された上限温度に、所定時間ｔの経過後に達するために入力される電力である。つまり、Ｗｍｒは、所定時間ｔ入力することにより、バッテリ１１１が上限温度に達する電力である。Ｗｍｒは、次の（３）により表される。 In Expression (1), W mr is electric power input to reach the upper limit temperature set in advance for the battery 111 after the elapse of the predetermined time t. That is, W mr is electric power at which the battery 111 reaches the upper limit temperature by inputting t for a predetermined time. W mr is expressed by the following (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）において、Ｃrは、バッテリ１１１の熱容量である。また、Ｔｌｉｍは、バッテリ１１１について予め設定された上限温度である。上限温度Ｔｌｉｍは、例えば予め記憶部１４１に記憶されている。 In Equation (3), Cr is the heat capacity of the battery 111. T lim is an upper limit temperature set in advance for the battery 111. The upper limit temperature T lim is stored in the storage unit 141 in advance, for example.
　なお、演算部１６０は、所定時間ｔを、バッテリ１１１の使用条件に基づいて適宜設定できる。例えば、バッテリ１１１から電力を供給して所定の装置を運転するに際し、短時間に高い出力が必要となる場合には、演算部１６０は、このような被駆動装置の使用条件である運転条件に合わせた所定時間ｔを決定できる。 Note that the arithmetic unit 160 can appropriately set the predetermined time t based on the usage conditions of the battery 111. For example, when a predetermined device is operated by supplying power from the battery 111, when a high output is required in a short time, the calculation unit 160 sets the operating condition that is the use condition of such a driven device. The combined predetermined time t can be determined.
　式（１）において、Ｗｅｑ及びＷｍｒは、それぞれ式（２）及び式（３）で示されるように、バッテリ１１１が現在の温度を維持するために、バッテリ１１１に入力されるべき電力及び所定時間ｔを入力することにより、バッテリ１１１が上限温度に達する電力である。そのため、式（１）における
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 という項は、バッテリ１１１の内部抵抗により、バッテリ１１１内において熱に変換されるために必要な電流を表す。 In Equation (1), W eq and W mr are respectively the power to be input to the battery 111 and the battery 111 in order to maintain the current temperature, as shown in Equation (2) and Equation (3), respectively. This is the electric power at which the battery 111 reaches the upper limit temperature by inputting the predetermined time t. Therefore, in equation (1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 This term represents the current required to be converted into heat in the battery 111 by the internal resistance of the battery 111.
　演算部１６０は、上記式（１）、式（２）及び式（３）に基づく演算を行うことにより、第２の入力電力Ｗを算出する。演算部１６０が算出した第２の入力電力Ｗは、入力可能電力決定部１７０に入力される。 The calculation unit 160 calculates the second input power W by performing calculations based on the above formulas (1), (2), and (3). The second input power W calculated by the calculation unit 160 is input to the input possible power determination unit 170.
　入力可能電力決定部１７０は、入力された第１の入力電力と第２の入力電力との値を比較し、小さい方の値を入力可能電力として決定する。つまり、入力可能電力決定部１７０は、第１の入力電力と第２の入力電力とのセレクトローにより、入力可能電力を決定する。そして、制御装置１４０は、制御部１４２において、充放電器１１２からバッテリ１１１に入力する電力を、決定した入力可能電力以下の電力に決定する。 The input possible power determination unit 170 compares the input first input power and the second input power, and determines the smaller value as the input possible power. That is, the inputtable power determining unit 170 determines the inputtable power based on the select low between the first input power and the second input power. Then, in control unit 142, control device 140 determines the power input from charger / discharger 112 to battery 111 to a power equal to or lower than the determined input allowable power.
　制御部１４２は、バッテリ１１１への電力を入力する場合に、入力可能電力を逐次継続して算出する。 When the controller 142 inputs power to the battery 111, the controller 142 continuously calculates the power that can be input.
　図３は、電気自動車に搭載された制御システム１００による制御結果の一例を示す図である。図３において、直線ＩＬは、制御装置１４０が決定した入力可能電力であり、直線ＯＬは、制御装置１４０が決定した出力可能電力である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a control result by the control system 100 mounted on the electric vehicle. In FIG. 3, the straight line IL is the inputtable power determined by the control device 140, and the straight line OL is the outputable power determined by the control device 140.
　図３において、電力とＳＯＣ（State of Charge：充電率）とを参照すると、期間Ｐ１では、例えば電気自動車が走行しているなどにより、バッテリ１１１が充電及び放電を反復して行いながら、緩やかにＳＯＣが下がっている。一方、期間Ｐ２では、バッテリ１１１の劣化が生じにくい状態で入力可能な最大の電力である入力可能電力で、バッテリ１１１の充電が行われている。 In FIG. 3, referring to electric power and SOC (State of Charge: charging rate), during the period P <b> 1, for example, when the electric vehicle is running, the battery 111 repeatedly performs charging and discharging repeatedly. SOC is falling. On the other hand, in the period P2, the battery 111 is charged with the input power that is the maximum power that can be input while the battery 111 is unlikely to deteriorate.
　また、図３において、温度（バッテリ１１１の温度を示す）を参照すると、温度は時間の経過とともに、緩やかに上昇している。図３の例において、上限温度は５０℃に設定されており、時間ｔ＝ｔａ付近において、バッテリ１１１の温度は上限温度に達している。バッテリ１１１の温度が上限温度に達した後、例えば、時間ｔａ以降に発生する期間Ｐ１において、入力可能電力ＩＬは、それ以前の期間Ｐ１における入力可能電力ＩＬと比較して、低くなっている。また、出力可能電力ＯＬについても同様のことが言える。このようにして、入出力可能電力は使用条件に応じて決定され、バッテリ１１１に入出力される電力は、使用条件に応じて決定された入出力可能電力に基づいて決定される。 Further, referring to the temperature (indicating the temperature of the battery 111) in FIG. 3, the temperature gradually increases with time. In the example of FIG. 3, the upper limit temperature is set to 50 ° C., and the temperature of the battery 111 reaches the upper limit temperature in the vicinity of time t = ta. After the temperature of the battery 111 reaches the upper limit temperature, for example, in the period P1 that occurs after the time ta, the input possible power IL is lower than the input possible power IL in the previous period P1. The same can be said for the outputtable power OL. In this way, the power that can be input / output is determined according to the use conditions, and the power that is input / output to / from the battery 111 is determined based on the power that can be input / output determined according to the use conditions.
　このように、本実施形態に係る制御装置１４０は、第２の入力電力演算において、バッテリ１１１の温度が上限温度に達する電力Ｗｍｒを使用して第２の入力電力を決定する。そのため、入力可能電力決定部１７０により、第２の入力電力が入力可能電力と決定された場合、制御装置１４０は、バッテリ１１１の温度が上限温度を超えないようにしながら、可能な限り大きな電力を入力可能電力と決定できる。このように、制御装置１４０によれば、バッテリ１１１の温度に応じて入力可能電力が決定され、入力可能電力に基づいてバッテリ１１１に電力が入力されるため、使用条件に応じた電力がバッテリ１１１に入力されやすくなる。また、バッテリ１１１の温度に応じて入力可能電力が決定されるため、バッテリ１１１が高温になった場合であっても、充電を停止することなく、バッテリ１１１の温度に応じた最大の電力（つまり、決定した入力可能電力）で充電を継続できる。 Thus, the control device 140 according to the present embodiment determines the second input power using the power W mrr at which the temperature of the battery 111 reaches the upper limit temperature in the second input power calculation. Therefore, when the second input power is determined as the input possible power by the input possible power determination unit 170, the control device 140 supplies as much power as possible while preventing the temperature of the battery 111 from exceeding the upper limit temperature. It can be determined as input power. As described above, according to the control device 140, the power that can be input is determined according to the temperature of the battery 111, and the power is input to the battery 111 based on the power that can be input. It will be easier to enter. In addition, since the power that can be input is determined according to the temperature of the battery 111, even when the battery 111 becomes high temperature, the maximum power corresponding to the temperature of the battery 111 (that is, without stopping charging) (that is, The charging can be continued with the determined input possible power).
　また、本実施形態に係る制御装置１４０は、バッテリ１１１で熱に変換されるために必要な電流に基づいて第２の入力電力を算出する。バッテリ１１１で熱に変換されるために必要な電流は、バッテリ１１１の温度が上限温度に達する電力Ｗｍｒとバッテリ１１１が現在の温度を維持可能な電力Ｗｅｑとの和と、バッテリ１１１の内部抵抗Ｒとに基づいて算出される。そのため、制御装置１４０は、バッテリ１１１の温度に関する複数の要素に基づいて、第２の入力電力を算出する。これにより、より精度の高い第２の入力電力の算出が可能となる。 In addition, the control device 140 according to the present embodiment calculates the second input power based on a current necessary for being converted into heat by the battery 111. The current required to be converted into heat by the battery 111 is the sum of the power W mr at which the temperature of the battery 111 reaches the upper limit temperature and the power W eq at which the battery 111 can maintain the current temperature, It is calculated based on the resistance R. Therefore, control device 140 calculates the second input power based on a plurality of factors relating to the temperature of battery 111. As a result, it is possible to calculate the second input power with higher accuracy.
　また、本実施形態に係る制御装置１４０は、被駆動装置の運転条件に基づいて、バッテリ１１１の温度が上限温度に達する電力Ｗｍｒの算出に使用される所定時間ｔを決定する。そのため、制御装置１４０によれば、運転条件に応じた第２の入力電力の算出が可能となる。 Further, the control device 140 according to the present embodiment determines a predetermined time t used for calculating the electric power W mrr at which the temperature of the battery 111 reaches the upper limit temperature, based on the operating condition of the driven device. Therefore, according to the control device 140, it is possible to calculate the second input power according to the operating conditions.
　また、本実施形態に係る制御装置１４０は、バッテリ１１１に設定された上下限電圧に基づいて算出した第１の入力電力と、バッテリ１１１に設定された上限温度に基づいて算出した第２の入力電力とのセレクトローにより、入力可能電力を決定する。第１の入力電力に基づいて入力可能電力を決定すると、バッテリ１１１の温度変化による入力可能電力への影響については考慮できないが、第２の入力電力とのセレクトローで入力可能電力を決定することにより、上下限電圧及び温度の双方を考慮して入力可能電力を決定できる。 Further, the control device 140 according to the present embodiment has a first input power calculated based on the upper and lower limit voltages set in the battery 111 and a second input calculated based on the upper limit temperature set in the battery 111. The power that can be input is determined by selecting low with the power. When the input power is determined based on the first input power, the influence on the input power due to the temperature change of the battery 111 cannot be considered, but the input power is determined by selecting low with the second input power. Thus, the power that can be input can be determined in consideration of both the upper and lower limit voltages and the temperature.
　本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each means can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means can be combined into one or divided.
　例えば、上記実施形態では、制御装置１４０が、入力電力の上下限閾値（入力可能電力）を算出する場合について説明したが、制御装置１４０は、上記実施形態で説明した入力可能電力の算出方法と同様の要領で、出力電圧の閾値（出力可能閾値）についても算出することができる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the control device 140 calculates the upper and lower limit threshold values (inputtable power) of the input power has been described. However, the control device 140 includes the calculation method of the inputable power described in the above embodiment. In a similar manner, the output voltage threshold (output possible threshold) can also be calculated.
　また、上記実施形態では、制御装置１４０は、第１の入力電力と第２の入力電力とのセレクトローにより入力可能電力を算出する場合について説明したが、制御装置１４０は、バッテリ１１１の特性や使用環境等の条件によっては、例えば、第２の入力電力のみを算出して、第２の入力電力を入力可能電力として決定してもよい。 In the above embodiment, the control device 140 has been described with respect to the case where the input possible power is calculated based on the select low of the first input power and the second input power. Depending on conditions such as the usage environment, for example, only the second input power may be calculated and the second input power may be determined as the input possible power.
　１００　制御システム
　１１０　充放電回路
　１１１　バッテリ
　１１２　充放電器
　１１３　電流センサ
　１１４　電圧センサ
　１２０　セル温度センサ
　１２１　外気温度センサ
　１３０　バッテリコントローラ
　１４０　制御装置
　１４１　記憶部
　１４２　制御部
　１５０　減算部
　１５１　除算部
　１５２　第１加算部
　１５３　第１乗算部
　１５４　第２加算部
　１５５　第２乗算部
　１６０　演算部
　１７０　入力可能電力決定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Control system 110 Charging / discharging circuit 111 Battery 112 Charger / Discharger 113 Current sensor 114 Voltage sensor 120 Cell temperature sensor 121 Outside temperature sensor 130 Battery controller 140 Control device 141 Memory | storage part 142 Control part 150 Subtraction part 151 Division part 152 1st addition part 153 First multiplication unit 154 Second addition unit 155 Second multiplication unit 160 Operation unit 170 Inputtable power determination unit

Claims (9)

  1. 　所定時間入力することにより、バッテリの温度が該バッテリに設定された上限温度に達する上限温度到達電力に基づいて、前記バッテリに対する入出力電力を算出する算出ステップと、
    　前記算出した入出力電力に基づいて入出力可能電力を決定し、該決定した入出力可能電力に基づいて前記バッテリに入出力する電力を決定する決定ステップと、
    　前記決定した電力で前記バッテリの充放電を制御する制御ステップと
    を含む、制御方法。     A calculation step of calculating input / output power for the battery based on an upper limit temperature reaching power at which the temperature of the battery reaches an upper limit temperature set for the battery by inputting for a predetermined time; and
    A determination step of determining input / output possible power based on the calculated input / output power, and determining power input / output to / from the battery based on the determined input / output possible power;
    And a control step of controlling charging / discharging of the battery with the determined electric power.
  2. 　前記算出ステップは、前記バッテリが現在の温度を維持可能な温度維持電力及び前記上限温度到達電力の和と、前記バッテリの内部抵抗とに基づいて算出される電流に基づき、前記入出力電力を算出する、請求項１に記載の制御方法。 In the calculating step, the input / output power is calculated based on a current calculated based on a sum of the temperature maintenance power at which the battery can maintain the current temperature, the upper limit temperature reaching power, and the internal resistance of the battery. The control method according to claim 1.
  3. 　前記バッテリが電力を供給して運転を行う被駆動装置の運転条件に基づき、前記所定時間を決定するステップをさらに含む、請求項１に記載の制御方法。 The control method according to claim 1, further comprising a step of determining the predetermined time based on an operating condition of a driven device that is operated by supplying power from the battery.
  4. 　前記バッテリが電力を供給して運転を行う被駆動装置の運転条件に基づき、前記所定時間を決定するステップをさらに含む、請求項２に記載の制御方法。 The control method according to claim 2, further comprising a step of determining the predetermined time based on an operating condition of a driven device that operates by supplying power from the battery.
  5. 　前記算出ステップは、前記バッテリに設定された上下限電圧に基づいて、前記入出力電力とは異なる他の入出力電力をさらに算出し、
    　前記決定ステップは、前記入出力電力と前記他の入出力電力とのセレクトローにより、前記入出力可能電力を決定する、請求項１に記載の制御方法。     The calculating step further calculates other input / output power different from the input / output power based on upper and lower limit voltages set in the battery,
    The control method according to claim 1, wherein the determining step determines the input / output possible power based on a select low of the input / output power and the other input / output power.
  6. 　前記算出ステップは、前記バッテリに設定された上下限電圧に基づいて、前記入出力電力とは異なる他の入出力電力をさらに算出し、
    　前記決定ステップは、前記入出力電力と前記他の入出力電力とのセレクトローにより、前記入出力可能電力を決定する、請求項２に記載の制御方法。     The calculating step further calculates other input / output power different from the input / output power based on upper and lower limit voltages set in the battery,
    The control method according to claim 2, wherein the determining step determines the input / output possible power based on a select low between the input / output power and the other input / output power.
  7. 　前記算出ステップは、前記バッテリに設定された上下限電圧に基づいて、前記入出力電力とは異なる他の入出力電力をさらに算出し、
    　前記決定ステップは、前記入出力電力と前記他の入出力電力とのセレクトローにより、前記入出力可能電力を決定する、請求項３に記載の制御方法。     The calculating step further calculates other input / output power different from the input / output power based on upper and lower limit voltages set in the battery,
    The control method according to claim 3, wherein the determining step determines the input / output possible power based on a select low of the input / output power and the other input / output power.
  8. 　前記算出ステップは、前記バッテリに設定された上下限電圧に基づいて、前記入出力電力とは異なる他の入出力電力をさらに算出し、
    　前記決定ステップは、前記入出力電力と前記他の入出力電力とのセレクトローにより、前記入出力可能電力を決定する、請求項４に記載の制御方法。     The calculating step further calculates other input / output power different from the input / output power based on upper and lower limit voltages set in the battery,
    The control method according to claim 4, wherein the determining step determines the input / output possible power based on a select low between the input / output power and the other input / output power.
  9. 　バッテリに設定された上限温度を記憶する記憶部と、
    　所定時間入力することにより、バッテリの温度が前記上限温度に達する上限温度到達電力に基づいて、前記バッテリに対する入出力電力を算出し、該算出した入出力電力に基づいて入出力可能電力を決定し、該決定した入出力可能電力に基づいて前記バッテリに入出力する電力を決定し、該決定した電力で前記バッテリの充放電を制御する制御部と
    を備える、制御装置。     A storage unit for storing an upper limit temperature set in the battery;
    By inputting for a predetermined time, input / output power to the battery is calculated based on the upper limit temperature reaching power at which the battery temperature reaches the upper limit temperature, and input / output possible power is determined based on the calculated input / output power. And a control unit that determines power to be input to and output from the battery based on the determined power that can be input and output, and controls charging and discharging of the battery with the determined power.
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