JP2019021417A - Secondary battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、二次電池システムに関し、より特定的には、二次電池システムにおける二次電池の充放電制御に関する。 The present disclosure relates to a secondary battery system, and more specifically to charge / discharge control of a secondary battery in the secondary battery system.
近年、二次電池システムが搭載された車両であるハイブリッド車、電気自動車等の普及が進んでいる。これらの車両に搭載された二次電池システムにおいては、一般に、二次電池のＳＯＣ（State Of Charge）の使用領域の上限（ＳＯＣ上限）および下限（ＳＯＣ下限）が予め定められている。そして、二次電池のＳＯＣがＳＯＣ上限を上回ると、二次電池のさらなる充電を抑制することで二次電池の過充電が防止される。また、二次電池のＳＯＣがＳＯＣ下限を下回ると、二次電池のさらなる放電を抑制することで二次電池の過放電が防止される。 In recent years, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like, which are vehicles equipped with a secondary battery system, are becoming popular. In a secondary battery system mounted on these vehicles, generally, an upper limit (SOC upper limit) and a lower limit (SOC lower limit) of an SOC (State Of Charge) usage area of the secondary battery are predetermined. When the SOC of the secondary battery exceeds the SOC upper limit, overcharging of the secondary battery is prevented by suppressing further charging of the secondary battery. Moreover, when the SOC of the secondary battery falls below the SOC lower limit, overdischarge of the secondary battery is prevented by suppressing further discharge of the secondary battery.
このような充放電制御が実行される二次電池システムにおいて、二次電池の性能を十分に活用し、それにより、たとえばハイブリッド車の燃費を向上させたり電気自動車の走行可能距離（ＥＶ走行距離）を伸長したりするためには、二次電池のＳＯＣを高精度に推定することが要求される。ＳＯＣの推定においては、ある程度の誤差が必然的に生じるため、ＳＯＣの推定誤差を考慮して二次電池の充放電を行なうことが考えられる。たとえば特開２０１３−１８２７７９号公報（特許文献１）によれば、本来であれば０％〜１００％のＳＯＣ領域で二次電池を使用したいところを、ＳＯＣの推定誤差に応じたマージンを考慮して、２０％〜８０％のＳＯＣ領域で二次電池を使用する例が記載されている（たとえば特許文献１の段落［０００５］参照）。 In the secondary battery system in which such charge / discharge control is executed, the performance of the secondary battery is fully utilized, thereby improving the fuel efficiency of the hybrid vehicle, for example, or the travel distance of the electric vehicle (EV travel distance) For example, it is necessary to estimate the SOC of the secondary battery with high accuracy. In the estimation of the SOC, a certain amount of error inevitably occurs. Therefore, it is conceivable to charge / discharge the secondary battery in consideration of the estimation error of the SOC. For example, according to Japanese Patent Laying-Open No. 2013-182779 (Patent Document 1), if a secondary battery is originally intended to be used in an SOC region of 0% to 100%, a margin corresponding to an SOC estimation error is considered. An example in which a secondary battery is used in an SOC region of 20% to 80% is described (see, for example, paragraph [0005] of Patent Document 1).
ＳＯＣの推定手法として、二次電池のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの対応関係を示す情報（以下、「ＯＣＶ−ＳＯＣカーブ」とも記載する）に基づいて、ＯＣＶからＳＯＣを推定する手法が公知である。一方、特許文献１には、二次電池のＯＣＶに代えて二次電池のＣＣＶ（Closed Circuit Voltage）を用いることで「疑似的なＳＯＣ」を推定する手法が開示されている。
As a method for estimating the SOC, there is a method for estimating the SOC from the OCV based on information indicating the correspondence between the OCV (Open Circuit Voltage) of the secondary battery and the SOC (hereinafter also referred to as “OCV-SOC curve”). It is known. On the other hand,
特許文献１によれば、二次電池の疑似的なＳＯＣは、二次電池のＯＣＶから推定されたＳＯＣと比べて、ＣＣＶとＯＣＶとの電圧差ΔＶに対応するＳＯＣの分だけ、二次電池の放電時には低い値になり二次電池の充電時には高い値となる。つまり、疑似的なＳＯＣは、ＯＣＶから推定されたＳＯＣと比べて、安全側の値（ＳＯＣ上限またはＳＯＣ下限に近い値）となる。よって、疑似的なＳＯＣに基づいて二次電池の充放電を制御する場合には、使用するＳＯＣ領域を、本来、使用したいＳＯＣ領域（上述の例では０％〜１００％の領域）に設定することが可能になる。したがって、過大なマージン（上述の例では各２０％のマージン）を設定する必要がなくなるので、二次電池をより有効に活用することができる（たとえば特許文献１の段落［００１７］〜［００１９］参照）。
According to
しかしながら、ＣＣＶとＯＣＶとの電圧差ΔＶは、二次電池の充放電電流と内部抵抗との積に相当する。そのため、電圧差ΔＶが比較的大きい場合（より具体的には、大電流での充放電の場合、あるいは劣化により内部抵抗が増加した二次電池における充放電の場合）には、疑似的なＳＯＣがＳＯＣ上限またはＳＯＣ下限に達しやすくなる。そうすると、二次電池の充放電が抑制され、二次電池を有効に活用できなくなる可能性がある。 However, the voltage difference ΔV between CCV and OCV corresponds to the product of the charge / discharge current of the secondary battery and the internal resistance. Therefore, when the voltage difference ΔV is relatively large (more specifically, in the case of charging / discharging with a large current, or in the case of charging / discharging in a secondary battery whose internal resistance has increased due to deterioration), pseudo SOC Tends to reach the SOC upper limit or the SOC lower limit. If it does so, charging / discharging of a secondary battery will be suppressed and a secondary battery may become unable to be utilized effectively.
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池システムにおいて、二次電池を適切に保護しつつ、二次電池を有効に活用可能な技術を提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a technology capable of effectively utilizing the secondary battery while appropriately protecting the secondary battery in the secondary battery system. That is.
本開示のある局面に従う二次電池システムは、二次電池と、二次電池の電力を変換する電力変換装置と、上限ＳＯＣと下限ＳＯＣとの間で二次電池が充放電されるように電力変換装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、二次電池のＯＣＶを取得し、予め定められたＯＣＶとＳＯＣとの対応関係（ＯＣＶ−ＳＯＣカーブ）を参照することでＯＣＶに対応する「基準ＳＯＣ」を算出し、基準ＳＯＣから上限ＳＯＣまで二次電池が充電された場合に二次電池に入力される電荷量である「第１の電荷量」を算出するとともに、基準ＳＯＣから下限ＳＯＣまで二次電池が放電された場合に二次電池から出力される電荷量である「第２の電荷量」を算出する。制御装置は、二次電池のＯＣＶの取得時からの二次電池の充放電に伴い二次電池に入出力される電荷量を積算し、積算された電荷量が第１の電荷量を上回った場合には二次電池の充電を抑制し、積算された電荷量が第２の電荷量を下回った場合には二次電池の放電を抑制する。 A secondary battery system according to an aspect of the present disclosure includes a secondary battery, a power conversion device that converts power of the secondary battery, and power so that the secondary battery is charged and discharged between the upper limit SOC and the lower limit SOC. And a control device for controlling the conversion device. The control device obtains the OCV of the secondary battery, calculates a “reference SOC” corresponding to the OCV by referring to a predetermined relationship between the OCV and the SOC (OCV-SOC curve), and calculates the reference SOC from the reference SOC. When the secondary battery is charged up to the upper limit SOC, the “first charge amount” that is the amount of charge input to the secondary battery is calculated, and when the secondary battery is discharged from the reference SOC to the lower limit SOC The “second charge amount” that is the charge amount output from the secondary battery is calculated. The control device integrates the amount of charge input / output to / from the secondary battery as the secondary battery is charged / discharged from the time of obtaining the OCV of the secondary battery, and the accumulated amount of charge exceeds the first amount of charge. In this case, charging of the secondary battery is suppressed, and when the accumulated charge amount is lower than the second charge amount, discharging of the secondary battery is suppressed.
上記構成によれば、まず、二次電池のＯＣＶが取得される。そして、取得されたＯＣＶに対応する基準ＳＯＣに基づいて、第１および第２の電荷量が算出される。第１および第２の電荷量に基づいて二次電池の充放電を抑制することで、二次電池を適切に保護することができる。 According to the above configuration, first, the OCV of the secondary battery is acquired. Then, the first and second charge amounts are calculated based on the reference SOC corresponding to the acquired OCV. By suppressing charging / discharging of the secondary battery based on the first and second charge amounts, the secondary battery can be appropriately protected.
さらに、二次電池のＯＣＶ取得後の二次電池の充放電時には、二次電池に入出力された電荷量が電流積算により算出され、積算された電荷量が第１の電荷量または第２の電荷量に達したか否かが判定される。電流積算では誤差が生じ得る。しかし、二次電池のＯＣＶを取得するタイミングで電流積算の誤差はリセット可能であるため、電流積算を高精度に行なうことが可能である。したがって、ＳＯＣの推定誤差を加味して上限ＳＯＣおよび下限ＳＯＣに過大なマージンを設定する必要がなくなる。また、大電流での充放電を行なう場合であったり内部抵抗が増加していた場合であったりしても、ＣＣＶとＯＣＶとの電圧差に基づく誤差は生じない。よって、使用可能なＳＯＣ領域を十分に確保することができ、二次電池を有効に活用することが可能になる。 Further, at the time of charge / discharge of the secondary battery after obtaining the OCV of the secondary battery, the charge amount input / output to / from the secondary battery is calculated by current integration, and the integrated charge amount is the first charge amount or the second charge amount. It is determined whether the amount of charge has been reached. Errors can occur in current integration. However, since the current integration error can be reset at the timing of obtaining the OCV of the secondary battery, the current integration can be performed with high accuracy. Therefore, it is not necessary to set an excessive margin for the upper limit SOC and the lower limit SOC in consideration of the SOC estimation error. Further, even when charging / discharging with a large current or when the internal resistance is increased, an error based on the voltage difference between CCV and OCV does not occur. Therefore, a usable SOC region can be sufficiently secured, and the secondary battery can be effectively used.
本開示によれば、二次電池システムにおいて、二次電池を適切に保護しつつ、二次電池を有効に活用することができる。 According to the present disclosure, in the secondary battery system, the secondary battery can be effectively utilized while appropriately protecting the secondary battery.
以下、本開示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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
本実施の形態では、本開示に係る「二次電池システム」が車両に搭載された構成を例に説明する。しかし、本開示に係る二次電池システムの用途は車両用に限定されず、たとえば定置用であってもよい。 In the present embodiment, a configuration in which the “secondary battery system” according to the present disclosure is mounted on a vehicle will be described as an example. However, the use of the secondary battery system according to the present disclosure is not limited to a vehicle, and may be a stationary one, for example.
［実施の形態］
＜車両構成＞
図１は、本実施の形態に係る二次電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。以下では、車両１がハイブリッド車両である場合について代表的に説明するが、本開示に係る二次電池システムは、ハイブリッド車両に限らず、走行用に二次電池が用いられる車両全般に搭載可能である。
[Embodiment]
<Vehicle configuration>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle equipped with a secondary battery system according to the present embodiment. Hereinafter, the case where the
図１を参照して、車両１は、二次電池システム２と、モータジェネレータ２１０，２２０と、エンジン２３０と、動力分割装置２４０と、駆動軸２５０と、駆動輪２６０とを備える。二次電池システム２は、二次電池１０と、監視ユニット２０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００とを備える。
Referring to FIG. 1,
二次電池１０は、複数のセルを含んで構成される組電池である。各セルは、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池などの二次電池であるが、二次電池の種類は特に限定されない。二次電池１０は、モータジェネレータ２１０，２２０を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ３０を通じてモータジェネレータ２１０，２２０へ電力を供給する。また、二次電池１０は、モータジェネレータ２１０，２２０の発電時にＰＣＵ３０を通じて発電電力を受けて充電される。
The
監視ユニット２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含む。電圧センサ２１は、二次電池１０に含まれる各セルの電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、二次電池１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、セル毎の温度ＴＢを検出する。なお、電圧センサ２１および温度センサ２３による検出単位はセルに限定されず、複数のセルからなるブロック（モジュール）であってもよい。本開示では二次電池１０に含まれるセル数は特に問われないので、以下ではセルまたはブロックを特に区別せず、包括的に二次電池１０と記載する。
The
ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、二次電池１０とモータジェネレータ２１０，２２０との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ３０は、モータジェネレータ２１０，２２０の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ２１０を回生状態（発電状態）にしつつ、モータジェネレータ２２０を力行状態にすることができる。ＰＣＵ３０は、たとえば、モータジェネレータ２１０，２２０に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を二次電池１０の出力電圧以上に昇圧するコンバータ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。なお、ＰＣＵ３０は、本開示に係る「電力変換装置」に相当する。
モータジェネレータ２１０，２２０の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ２１０は、主として、動力分割装置２４０を経由してエンジン２３０により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ２１０が発電した電力は、ＰＣＵ３０を介してモータジェネレータ２２０または二次電池１０に供給される。モータジェネレータ２２０は、主として電動機として動作し、駆動輪２６０を駆動する。モータジェネレータ２２０は、二次電池１０からの電力およびモータジェネレータ２１０の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ２２０の駆動力は駆動軸２５０に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ２２０は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ２２０が発電した電力は、ＰＣＵ３０を介して二次電池１０に供給される。
Each of
エンジン２３０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。
The
動力分割装置２４０は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構（図示せず）を含む。動力分割装置２４０は、エンジン２３０から出力される動力を、モータジェネレータ２１０を駆動する動力と、駆動輪２６０を駆動する動力とに分割する。
Power split
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２と、各種信号を入出力するための入出力ポート（いずれも図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号ならびにメモリ１０２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、所望の充放電が行なわれるようにエンジン２３０およびＰＣＵ３０を制御する。また、本実施の形態におけるＥＣＵ１００の主要な制御として、二次電池１０の充放電を二次電池１０のＳＯＣに応じて抑制する「充放電抑制制御」が挙げられる。充放電抑制制御については後に詳細に説明する。
The
＜二次電池の劣化量＞
充放電の繰り返し、あるいは時間の経過に伴い二次電池１０は劣化し、二次電池１０の内部抵抗が増加し得る。そのため、本実施の形態では、二次電池１０の劣化の進行度合いを定量的に評価するための劣化量Ｄが算出される。劣化量Ｄの算出には、二次電池１０の内部抵抗の増加速度である劣化速度βが用いられる。
<Deterioration amount of secondary battery>
The
図２は、二次電池１０の温度ＴＢと二次電池１０の劣化速度βとの関係の一例を示す図である。図２において、横軸は、二次電池１０の温度ＴＢの逆数を示す。縦軸は、二次電池１０の劣化速度βの自然対数値を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the temperature TB of the
図２に示されるように、劣化速度βについて、アレニウス側に従う温度依存性が理解される。このような二次電池１０の温度ＴＢと劣化速度βとの関係が実験等によって予め求められ、ＥＣＵ１００のメモリ１０２に、たとえばマップ（図示せず）として格納されている。そして、温度センサ２３によって検出される二次電池１０の温度ＴＢに基づいて、二次電池１０の劣化速度βが算出される。劣化速度β（すなわち単位時間当たりの内部抵抗の増加量）を積算することにより、二次電池１０の劣化量Ｄ（内部抵抗の増加量）が算出される。
As shown in FIG. 2, the temperature dependence according to the Arrhenius side is understood for the deterioration rate β. Such a relationship between the temperature TB of the
＜ＯＣＶ−ＳＯＣカーブ＞
二次電池のＳＯＣ推定においては、実験等により予め取得されたＯＣＶ−ＳＯＣカーブを参照することでＯＣＶからＳＯＣを推定する手法が知られている。二次電池１０のＯＣＶ−ＳＯＣカーブは、二次電池１０の劣化量Ｄに応じて変化し得る。そのため、本実施の形態では、二次電池１０の劣化量Ｄに基づいて、参照すべきＯＣＶ−ＳＯＣカーブが選択される。
<OCV-SOC curve>
In the SOC estimation of the secondary battery, a method of estimating the SOC from the OCV by referring to an OCV-SOC curve acquired in advance by an experiment or the like is known. The OCV-SOC curve of the
図３は、二次電池１０の劣化量ＤとＯＣＶ−ＳＯＣカーブとの関係の一例を示す図である。図３ならびに後述する図４および図６において、横軸は二次電池１０のＳＯＣを示し、縦軸は二次電池１０のＯＣＶを示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the deterioration amount D of the
図３に示すように、二次電池１０の劣化量Ｄが増加するに従ってＯＣＶ−ＳＯＣカーブが変化し得る。したがって、たとえば事前に実験において、劣化量Ｄが異なる二次電池が複数準備され、各二次電池について、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブが取得される。そして、取得された複数のＯＣＶ−ＳＯＣカーブがＥＣＵ１００のメモリ１０２に格納される（図３には２本のカーブを示す）。このようにすることで、本実施の形態では、二次電池１０のＳＯＣ推定に際して参照すべきＯＣＶ−ＳＯＣカーブが劣化量Ｄに応じて選択することが可能になる。
As shown in FIG. 3, the OCV-SOC curve may change as the deterioration amount D of the
＜充放電抑制制御＞
図４は、二次電池１０の充放電抑制制御を説明するための図である。図４には、たとえば、図３に示した２本のＯＣＶ−ＳＯＣカーブのうちの１本が例示的に示されている。
<Charge / discharge suppression control>
FIG. 4 is a diagram for explaining the charge / discharge suppression control of the
図４を参照して、二次電池１０のＳＯＣには、ＳＯＣ使用領域の上限値を示すＳＯＣ上限ＵＬと、ＳＯＣ使用領域の下限値を示すＳＯＣ下限ＬＬとが定められている。二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ上限ＵＬよりも高くなると、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ上限ＵＬ以下の場合と比べて、二次電池１０の充電が抑制（たとえば禁止）される。一方、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ下限ＬＬ未満になると、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ下限ＬＬ以上の場合と比べて、二次電池１０の放電が抑制（たとえば禁止）される。
Referring to FIG. 4, the SOC of
このような充放電抑制制御をＳＯＣの推定結果に基づいて実行することも考えられる。しかし、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブに基づいてＯＣＶからＳＯＣを推定する手法では、ある程度のＳＯＣ推定誤差が必然的に生じる。そのため、二次電池を適切に保護するためには、ＳＯＣ上限ＵＬおよびＳＯＣ下限ＬＬを定める際に、ＳＯＣの推定誤差を考慮してマージンを設定することが求められる。つまり、ＳＯＣ上限ＵＬを本来、設定したい値よりもマージンの分だけ低く設定する一方で、ＳＯＣ下限ＬＬを本来、設定したい値よりも高く設定することが求められる。このマージンの分だけ、使用可能なＳＯＣ領域が狭くなってしまう。 It is also conceivable to execute such charge / discharge suppression control based on the estimation result of the SOC. However, in the method of estimating the SOC from the OCV based on the OCV-SOC curve, a certain amount of SOC estimation error inevitably occurs. Therefore, in order to appropriately protect the secondary battery, it is required to set a margin in consideration of an SOC estimation error when determining the SOC upper limit UL and the SOC lower limit LL. That is, it is required to set the SOC upper limit UL to be lower than the value to be originally set by a margin while setting the SOC lower limit LL to be higher than the value to be originally set. The usable SOC area is narrowed by this margin.
一方、ＳＯＣの推定手法としては、電流積算による手法（電流積算法）も公知である。しかし、電流積算法では、時間が経過するに従って電流センサの検出誤差が蓄積され、その結果、ＳＯＣの推定誤差が増加してしまう可能性がある。 On the other hand, as an SOC estimation method, a current integration method (current integration method) is also known. However, in the current integration method, the detection error of the current sensor accumulates as time passes, and as a result, the estimation error of the SOC may increase.
また、特許文献１のようにＣＣＶに基づく疑似ＳＯＣを用いることも考えられる。しかし、この手法では、ＣＣＶとＯＣＶとの電圧差ΔＶ（＝ＣＣＶ−ＯＣＶ）が生じる。この電圧差ΔＶは、二次電池１０の電流ＩＢに依存するため、たとえば大電流での充放電の場合（あるいは二次電池１０の劣化により内部抵抗が増加した場合）には、疑似的なＳＯＣがＳＯＣ上限またはＳＯＣ下限に達しやすくなる。そうすると、二次電池１０の充放電が過度に抑制されてしまう可能性がある。
Further, it is conceivable to use a pseudo SOC based on CCV as in
そこで、本実施の形態においては、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブを用いたＳＯＣ推定と、電流センサを用いた電流積算（電荷量の積算）とを組み合わせることで、ＳＯＣの推定精度を向上させ、それにより充放電抑制制御を適切に実行する構成を採用する。以下、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブを用いたＳＯＣ推定と電荷量の積算とを組み合わることにより二次電池１０に入出力可能な電荷量を算出する「電荷量算出処理」について詳細に説明する。
Therefore, in the present embodiment, the SOC estimation accuracy using the OCV-SOC curve and the current integration (charge amount integration) using the current sensor are combined to improve the estimation accuracy of the SOC. A configuration that appropriately executes the discharge suppression control is adopted. Hereinafter, the “charge amount calculation process” for calculating the charge amount that can be input to and output from the
＜電荷量算出処理の処理フロー＞
図５は、本実施の形態における電荷量算出処理を示すフローチャートを示す図である。このフローチャートは、所定の条件が成立する度（たとえば、車両１がイグニッションオン（ＩＧ−ＯＮ）された場合、または、車両１が信号待ち等で駐停車した場合）にメインルーチン（図示せず）から呼び出され、ＥＣＵ１００により実行される。また、図５および後述する図７に示すフローチャートに含まれる各ステップ（以下「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００内に作製された専用のハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。
<Processing flow of charge amount calculation process>
FIG. 5 is a flowchart showing the charge amount calculation process in the present embodiment. This flowchart shows a main routine (not shown) every time a predetermined condition is satisfied (for example, when the
図１および図５を参照して、Ｓ１１０において、ＥＣＵ１００は、二次電池１０の温度ＴＢを温度センサ２３から取得する。さらに、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１０にて取得された温度ＴＢに基づいて二次電池１０の劣化速度βを算出する（Ｓ１２０）。温度ＴＢに基づいて劣化速度βを算出する手法については図２にて説明したため、詳細な説明は繰り返さない。
Referring to FIGS. 1 and 5, in S <b> 110,
Ｓ１３０において、ＥＣＵ１００は、二次電池１０の温度ＴＢおよび劣化速度βに基づいて、二次電池１０の劣化量Ｄを算出する。より具体的には、劣化速度βを積算し、その積算値から二次電池１０の劣化量ΔＤを算出する。上述のように劣化速度βは内部抵抗増加速度であるので、劣化速度βの積算値は、二次電池１０の内部抵抗の増加量を示す。したがって、二次電池１０の初期状態での内部抵抗値から劣化量ΔＤを順次加算することによって、現在の劣化量Ｄを算出することができる。
In S <b> 130,
Ｓ１４０において、ＥＣＵ１００は、予めメモリ１０２に格納された複数のＯＣＶ−ＳＯＣカーブのなかから、Ｓ１３０にて算出された劣化量Ｄに対応するＯＣＶ−ＳＯＣカーブを選択する（図４参照）。
In S140, the
Ｓ１５０において、ＥＣＵ１００は、二次電池１０の充放電が行なわれていない期間中（言い換えれば、二次電池１０が無負荷状態である期間中）の二次電池１０の電圧ＶＢを電圧センサ２１から取得することにより、二次電池１０のＯＣＶを取得する。以下では、このＯＣＶを基準ＯＣＶｒｅｆと記載する。二次電池１０が無負荷状態である期間としては、たとえば、車両１がＩＧ−ＯＮされた直後の期間（車両１が走行を開始するまでの期間）であってもよいし、車両１が信号待ち等で駐停車している期間であってもよい。
In S150, the
Ｓ１６０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１４０にて選択されたＯＣＶ−ＳＯＣカーブを参照することで、Ｓ１５０にて取得された基準ＯＣＶｒｅｆに対応するＳＯＣである基準ＳＯＣｒｅｆを算出する。
In S160,
Ｓ１７０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１６０にて算出された基準ＳＯＣｒｅｆに基づいて、基準ＳＯＣｒｅｆからＳＯＣ上限ＵＬまで二次電池１０が充電された場合に二次電池１０に入力される電荷量である「入力可能電荷量」Ｑｉｎを算出する。さらに、ＥＣＵ１００は、基準ＳＯＣｒｅｆからＳＯＣ下限ＬＬまで二次電池１０が放電された場合に二次電池１０から出力される電荷量である「出力可能電荷量」Ｑｏｕｔを算出する（Ｓ１８０）。なお、入力可能電荷量Ｑｉｎは本開示に係る「第１の電荷量」に相当し、出力可能電荷量Ｑｏｕｔは「第２の電荷量」に相当する。
In S170, based on the reference SOCref calculated in S160, the
図６は、入力可能電荷量Ｑｉｎおよび出力可能電荷量Ｑｏｕｔの算出手法を説明するための図である。図６を参照して、二次電池１０の満充電容量ＦＣＣは、たとえば、二次電池１０の仕様値（カタログ値）等により既知である。そのため、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理の時点で二次電池１０に蓄えられた電荷量（すなわち、基準ＳＯＣｒｅｆに対応する電荷量）Ｑｒｅｆは、Ｑｒｅｆ＝ＦＣＣ×ＳＯＣｒｅｆにより算出することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a calculation method of the input charge amount Qin and the output charge amount Qout. Referring to FIG. 6, the full charge capacity FCC of the
なお、二次電池１０の劣化量Ｄが増加するに従って満充電容量ＦＣＣは減少し得る。そのため、満充電容量ＦＣＣと劣化量Ｄとの対応関係を予め求めておくことにより、Ｓ１３０にて算出された劣化量Ｄに対応する満充電容量ＦＣＣを電荷量Ｑｒｅｆの算出に用いてもよい。
Note that the full charge capacity FCC can decrease as the deterioration amount D of the
さらに、ＳＯＣ上限ＵＬに対応する電荷量ＱＵＬは、ＱＵＬ＝ＦＣＣ×ＵＬとの関係式より算出することができる。したがって、入力可能電荷量Ｑｉｎ（第１の電荷量）は、下記式（１）に示すように、ＳＯＣ上限ＵＬに対応する電荷量ＱＵＬと、基準ＳＯＣｒｅｆに対応する電荷量Ｑｒｅｆとの差により算出することができる。
Ｑｉｎ＝ＱＵＬ−Ｑｒｅｆ ・・・（１）
Furthermore, the charge amount QUL corresponding to the SOC upper limit UL can be calculated from the relational expression of QUL = FCC × UL. Therefore, the input charge amount Qin (first charge amount) is calculated by the difference between the charge amount QUL corresponding to the SOC upper limit UL and the charge amount Qref corresponding to the reference SOCref as shown in the following equation (1). can do.
Qin = QUL-Qref (1)
同様に、ＳＯＣ下限ＬＬに対応する電荷量ＱＬＬは、ＱＬＬ＝ＦＣＣ×ＬＬとの関係式より算出することができる。したがって、出力可能電荷量Ｑｏｕｔは、下記式（２）に示すように、基準ＳＯＣｒｅｆに対応する電荷量Ｑｒｅｆと、ＳＯＣ下限ＬＬに対応する電荷量ＱＬＬとの差により算出することができる。
Ｑｏｕｔ＝Ｑｒｅｆ−ＱＬＬ ・・・（２）
Similarly, the charge amount QLL corresponding to the SOC lower limit LL can be calculated from the relational expression QLL = FCC × LL. Therefore, the outputable charge amount Qout can be calculated from the difference between the charge amount Qref corresponding to the reference SOCref and the charge amount QLL corresponding to the SOC lower limit LL, as shown in the following equation (2).
Qout = Qref−QLL (2)
なお、電荷量Ｑｒｅｆと入力可能電荷量Ｑｉｎと出力可能電荷量Ｑｏｕｔとの対応関係を予め求め、たとえばマップ（図示せず）としてＥＣＵ１００のメモリ１０２に格納してもおいてもよい。このマップを参照することで、電荷量Ｑｒｅｆから入力可能電荷量Ｑｉｎよび出力可能電荷量Ｑｏｕｔを直接的に算出することができる。
Note that a correspondence relationship between the charge amount Qref, the input charge amount Qin, and the output charge amount Qout may be obtained in advance and stored in the
＜充放電抑制制御の制御フロー＞
図７は、本実施の形態における充放電抑制制御を説明するためのフローチャートを示す図である。このフローチャートは、電荷量算出処理（図５参照）により基準ＳＯＣｒｅｆが算出されるとともに入力可能電荷量Ｑｉｎおよび出力可能電荷量Ｑｏｕｔが算出された後に、たとえば所定の演算周期が経過する度にメインルーチンから呼び出され、ＥＣＵ１００により実行される。
<Control flow of charge / discharge suppression control>
FIG. 7 is a diagram showing a flowchart for explaining the charge / discharge suppression control in the present embodiment. This flowchart shows the main routine every time a predetermined calculation cycle elapses after the reference SOCref is calculated by the charge amount calculation process (see FIG. 5) and the input charge amount Qin and the output charge amount Qout are calculated. And is executed by the
図１および図７を参照して、Ｓ２１０において、ＥＣＵ１００は、電流センサ２２により取得された電流ＩＢの検出値に基づいて、二次電池１０に入力される電荷量ΔＡｈｃの積算値であるＡｈｃ（＝ΣΔＡｈｃ）を算出する。すなわち、ＥＣＵ１００は、二次電池１０への入力電荷量の総和を算出する。同様に、Ｓ２２０において、ＥＣＵ１００は、電流センサ２２により取得された電流ＩＢの検出値に基づいて、二次電池１０から出力される電荷量ΔＡｈｄの積算値であるＡｈｄ（＝ΣΔＡｈｄ）を算出する。すなわち、ＥＣＵ１００は、二次電池１０からの出力電荷量の総和を算出する。
Referring to FIGS. 1 and 7, in S210,
電荷量ΔＡｈｃ，ΔＡｈｄは、たとえば基準ＳＯＣｒｅｆの算出時（Ｓ１６０の処理時）から積算することができる。なお、Ｓ２１０，Ｓ２２０の処理の順序を入れ替えてもよいし、これらの処理を並行して実行してもよい。 The charge amounts ΔAhc and ΔAhd can be integrated, for example, from the time of calculation of the reference SOCref (during the processing of S160). Note that the order of the processes of S210 and S220 may be changed, or these processes may be executed in parallel.
Ｓ２３０において、ＥＣＵ１００は、二次電池１０への入力電荷量の積算値Ａｈｃと二次電池１０からの出力電荷量の積算値Ａｈｄとの差である電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）を算出する（図６参照）。この電荷量差は、二次電池１０への充電電荷量の総和と二次電池１０からの放電電荷量の総和との差であり、二次電池１０に実質的に充放電された電荷量に相当する。
In S230, the
Ｓ２４０において、ＥＣＵ１００は、電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が、電荷量算出処理により算出された入力可能電荷量Ｑｉｎ（図５のＳ１７０参照）よりも大きいか否かを判定する。電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が入力可能電荷量Ｑｉｎよりも大きい場合（Ｓ２４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が入力可能電荷量Ｑｉｎ以下の場合と比べて、二次電池１０の充電を抑制する（Ｓ２５０）。
In S240, the
一方、電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が入力可能電荷量Ｑｉｎ以下の場合（Ｓ２４０においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、処理をＳ２６０に進め、電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が出力可能電荷量Ｑｏｕｔ（図５のＳ１８０参照）未満であるか否かをさらに判定する。電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が出力可能電荷量Ｑｏｕｔ未満である場合（Ｓ２６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が出力可能電荷量Ｑｏｕｔ以上である場合と比べて、二次電池１０の放電を抑制する（Ｓ２７０）。
On the other hand, when the charge amount difference (Ahc−Ahd) is equal to or less than the input charge amount Qin (NO in S240), the
なお、Ｓ２６０にて電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が出力可能電荷量Ｑｏｕｔ以上である場合（Ｓ２６０においてＮＯ）、すなわち、電荷量差（Ａｈｃ−Ａｈｄ）が出力可能電荷量Ｑｏｕｔと入力可能電荷量Ｑｉｎとの間である場合には、ＥＣＵ１００は、二次電池１０の充放電を特に抑制することなく、処理をメインルーチンへと戻す。その後、図７に示した一連の制御（充放電抑制制御）が所定の演算周期が経過する毎に繰り返し実行される。
When the charge amount difference (Ahc−Ahd) is greater than or equal to the outputable charge amount Qout in S260 (NO in S260), that is, the charge amount difference (Ahc−Ahd) is the outputable charge amount Qout and the inputable charge amount. If it is between Qin, the
以上のように、本実施の形態によれば、まず、二次電池１０が無負荷状態（たとえば、車両１のＩＧ−ＯＮ時の状態、または、車両１が駐停車した状態）となったタイミングで二次電池１０の基準ＯＣＶｒｅｆが取得される。そして、基準ＯＣＶｒｅｆに対応する基準ＳＯＣｒｅｆに基づいて、入力可能電荷量Ｑｉｎおよび出力可能電荷量Ｑｏｕｔが算出される。入力可能電荷量Ｑｉｎおよび出力可能電荷量Ｑｏｕｔに基づいて二次電池１０の充放電を抑制することで、二次電池１０を適切に保護することができる。
As described above, according to the present embodiment, first, the timing at which the
さらに、入力可能電荷量Ｑｉｎおよび出力可能電荷量Ｑｏｕｔの算出後の二次電池１０の充放電時には、二次電池１０に入出力された電荷量が電流積算により算出され、算出された電荷量（電荷量差）が入力可能電荷量Ｑｉｎまたは出力可能電荷量Ｑｏｕｔに達したか否かが判定される。電流積算では誤差が生じ得る。しかし、二次電池１０が無負荷状態となったタイミングでＯＣＶ（基準ＯＣＶｒｅｆ）を取得し直すことで電流積算の誤差をリセット可能であるため、電流積算を高精度に行なうことが可能である。したがって、ＳＯＣの推定誤差を加味してＳＯＣ上限ＵＬおよびＳＯＣ下限ＬＬに過大なマージンを設定する必要がなくなる。また、特許文献１に開始された手法とは異なり、二次電池１０の大電流での充放電を行なう場合であったり二次電池１０の内部抵抗が増加していた場合であったりしても、ＣＣＶとＯＣＶとの電圧差に基づく誤差は生じない。よって、使用可能なＳＯＣ領域を確保し、二次電池１０を有効に活用することができる。
Further, when the
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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present disclosure is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
１ 車両、２ 二次電池システム、１０ 二次電池、２０ 監視ユニット、２１ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２３ 温度センサ、３０ ＰＣＵ、１００ ＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、２１０，２２０ モータジェネレータ、２３０ エンジン、２４０ 動力分割装置、２５０ 駆動軸、２６０ 駆動輪。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記二次電池の電力を変換する電力変換装置と、
上限ＳＯＣと下限ＳＯＣとの間で前記二次電池が充放電されるように前記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記二次電池のＯＣＶを取得し、予め定められたＯＣＶとＳＯＣとの対応関係を参照することで前記ＯＣＶに対応する基準ＳＯＣを算出し、前記基準ＳＯＣから前記上限ＳＯＣまで前記二次電池が充電された場合に前記二次電池に入力される電荷量である第１の電荷量を算出するとともに、前記基準ＳＯＣから前記下限ＳＯＣまで前記二次電池が放電された場合に前記二次電池から出力される電荷量である第２の電荷量を算出し、
前記二次電池のＯＣＶの取得時からの前記二次電池の充放電に伴い前記二次電池に入出力される電荷量を積算し、積算された電荷量が前記第１の電荷量を上回った場合には前記二次電池の充電を抑制し、前記積算された電荷量が前記第２の電荷量を下回った場合には前記二次電池の放電を抑制する、二次電池システム。 A secondary battery,
A power conversion device for converting the power of the secondary battery;
A control device that controls the power converter so that the secondary battery is charged and discharged between an upper limit SOC and a lower limit SOC;
The control device includes:
The OCV of the secondary battery is acquired, and a reference SOC corresponding to the OCV is calculated by referring to a predetermined relationship between the OCV and the SOC, and the secondary battery is calculated from the reference SOC to the upper limit SOC. A first charge amount that is an amount of charge that is input to the secondary battery when charged is calculated, and when the secondary battery is discharged from the reference SOC to the lower limit SOC, from the secondary battery Calculate the second charge amount that is the output charge amount,
The charge amount input / output to / from the secondary battery as the secondary battery is charged / discharged from the time when the OCV of the secondary battery is acquired is integrated, and the integrated charge amount exceeds the first charge amount. The secondary battery system suppresses charging of the secondary battery in the case, and suppresses discharge of the secondary battery when the accumulated charge amount is lower than the second charge amount.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111048857A (en) * | 2019-12-20 | 2020-04-21 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | OCV-SOC curve updating method of battery pack, battery management system and vehicle |
| WO2020259039A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | State-of-charge correction method and device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011115031A (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Toshiba Corp | Power supply apparatus, system, and charge and discharge control method |
| JP2014102078A (en) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Toyota Motor Corp | Power storage system and full charge capacity calculation method |
-
2017
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011115031A (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Toshiba Corp | Power supply apparatus, system, and charge and discharge control method |
| JP2014102078A (en) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Toyota Motor Corp | Power storage system and full charge capacity calculation method |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020259039A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | State-of-charge correction method and device |
| US10989759B1 (en) | 2019-06-24 | 2021-04-27 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Method and apparatus for correcting state of charge |
| US11536772B2 (en) | 2019-06-24 | 2022-12-27 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Method and apparatus for correcting state of charge |
| CN111048857A (en) * | 2019-12-20 | 2020-04-21 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | OCV-SOC curve updating method of battery pack, battery management system and vehicle |
| CN111048857B (en) * | 2019-12-20 | 2022-01-11 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | OCV-SOC curve updating method of battery pack, battery management system and vehicle |
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