JP2019124612A - Secondary battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池システムに関する。 The present invention relates to a secondary battery system.
電池等の蓄電手段を用いた電源装置、分散型電力貯蔵装置、電気自動車等においては、蓄電手段を安全に且つ有効に使用するために、蓄電手段の状態を検知する状態検知装置が用いられている。蓄電手段の状態としては、どの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態(State of Charge:SOC)や、蓄電装置の温度などがある。 In a power supply device using a storage means such as a battery, a distributed power storage device, an electric car, etc., a state detection device for detecting the state of the storage means is used to use the storage means safely and effectively. There is. The state of the storage means includes a state of charge (SOC) indicating how much the battery has been charged or how much the amount of charge that can be discharged remains, the temperature of the storage device, and the like.
SOCを推定する方法の一つとしては、電池に出入りした電流値を測定して積分する方法がある。しかしながら、この方法では、電流の測定値に含まれる測定誤差も積分してしまうため、時間の経過と共にSOC誤差が拡大するという課題がある。 One method of estimating the SOC is to measure and integrate the current value into and out of the battery. However, in this method, since the measurement error included in the measured value of the current is also integrated, there is a problem that the SOC error increases with the passage of time.
上記課題を解決する手段として、特許文献1においては、次のような発明が開示されている。
As means for solving the above problems,
二次電池の充放電電流を積算して第1の積算値を求め、二次電池の容量値で除算した結果をSOC初期値に加算することにより、第1のSOC値を継続的に算出する。充電と放電とが切り替わるタイミングで得た二次電池の端子電圧を開放電圧に近づける補正をしてからその時点でのSOCを第2のSOC値として求め、第2のSOC値を求めるたびに、SOC初期値をその第2のSOC値で更新して第1の積算値の積算演算を再開始させる。これにより、電流測定値を積算していくに従って拡大するSOC誤差を、充放電が切り替わるタイミングで更新できるため、最新のSOC値を精度よく推定できる。 The first SOC value is continuously calculated by integrating the charge / discharge current of the secondary battery to obtain the first integrated value and dividing the result by the capacity value of the secondary battery and adding it to the SOC initial value. . After correcting the terminal voltage of the secondary battery obtained at the timing of switching between charging and discharging to approach the open circuit voltage, the SOC at that time is determined as the second SOC value, and each time the second SOC value is determined, The SOC initial value is updated with the second SOC value to restart the integration calculation of the first integrated value. As a result, the SOC error, which expands as the current measurement values are integrated, can be updated at the timing when charging and discharging are switched, so that the latest SOC value can be accurately estimated.
特許文献1に記載の発明においては、充放電が切り替わるタイミングで得た端子電圧を補正するための補正値を算出している。そのため、充電あるいは放電が続く際のSOC算出が困難である。さらに、端子電圧にも誤差が生じるため、SOC誤差を大幅に解消することは期待できない。
In the invention described in
本発明の目的は、二次電池システムを構成する複数個の二次電池のうち、温度の測定又は推定をするための手段を設けていない二次電池の充電状態を高い精度で推定することにある。 An object of the present invention is to estimate with high accuracy the state of charge of a secondary battery not provided with means for measuring or estimating temperature among a plurality of secondary batteries constituting a secondary battery system. is there.
本発明の二次電池システムは、直列に接続された複数個の二次電池と、電流検知部と、電圧検出部と、二次電池の充電状態の初期値及び電池容量の初期値のデータを含むデータベースを有する記憶部と、複数個の二次電池のうち少なくとも一個の二次電池である第一の二次電池の温度の測定又は推定をする温度検知部と、制御部と、を備え、制御部は、温度検知部により取得された第一の二次電池の温度、並びに電流検知部により取得された電流及び電圧検出部により取得された第一の二次電池の電圧から算出された内部抵抗から、第一の二次電池の充電状態を算出し、複数個の二次電池のうち温度の測定又は推定をしていない二次電池である第二の二次電池の充電状態の初期値及び電池容量の初期値のデータ並びに第一の二次電池の充電状態を用いて、第二の二次電池の充電状態を算出する。 The secondary battery system of the present invention comprises data of a plurality of secondary batteries connected in series, a current detection unit, a voltage detection unit, and an initial value of the charge state of the secondary battery and an initial value of the battery capacity. And a control unit for measuring or estimating the temperature of the first secondary battery that is at least one of the plurality of secondary batteries, and a control unit. The controller calculates the temperature of the first secondary battery acquired by the temperature detector, the current calculated by the current detector, and the internal calculated from the voltage of the first secondary battery acquired by the voltage detector. From the resistance, the charge state of the first secondary battery is calculated, and among the plurality of secondary batteries, the initial value of the charge state of the second secondary battery, which is a secondary battery that does not measure or estimate the temperature And data of initial value of battery capacity and charging condition of first secondary battery It is used to calculate the state of charge of the second secondary battery.
本発明によれば、二次電池システムを構成する複数個の二次電池のうち、温度の測定又は推定をするための手段を設けていない二次電池の充電状態を高い精度で推定することができる。 According to the present invention, among the plurality of secondary batteries constituting the secondary battery system, it is possible to estimate with high accuracy the state of charge of the secondary battery not provided with means for measuring or estimating temperature. it can.
以下、本発明の実施形態に係る二次電池システムについて説明する。 Hereinafter, a secondary battery system according to an embodiment of the present invention will be described.
<実施形態>
二次電池システムは、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)、電気自動車(EV)等に好適に適用される。
Embodiment
The secondary battery system is suitably applied to a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), an electric vehicle (EV) and the like.
図1は、本発明の二次電池システム及びこれに接続された機器を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration view showing a secondary battery system of the present invention and devices connected thereto.
本図において、二次電池システム100は、モータジェネレータ410をPWM制御するインバータ400に、リレー300、310を介して接続されている。また、二次電池システム100は、リレー320、330を介して充電器420に接続されている。
In the figure,
二次電池システム100は、組電池110、単電池管理部120、電流検知部130、電圧検知部140、組電池制御部150、記憶部180、及びフォトカプラに代表される絶縁素子170を備えている。
The
車両制御部200は、組電池制御部150、充電器420及びインバータ400と通信できるようになっている。
The
組電池110は、複数の単電池群から構成されている。ここでは、2つの単電池群112a、112bを示しているが、3つ以上であってもよい。単電池群112a、112bはそれぞれ、複数の単電池111から構成されている。
The
電流検知部130は、組電池110に流れる電流を検知する。電圧検知部140は、組電池110の電圧を検知する。
The
記憶部180には、組電池110、単電池111、単電池群112a、112bの満充電時の容量(電池容量)、SOCと開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)との対応関係、SOCを推定する際に必要な各種設定値などの情報が格納される。さらに、単電池管理部120、単電池制御部121a、121b、組電池制御部150などの特性情報についても、記憶部180にあらかじめ記憶することができる。二次電池システム100や組電池制御部150等の動作が停止しても、記憶部180に記憶した各種情報は保持される。なお、記憶部180は、SOCと開回路電圧との対応関係を示すものとして、SOCテーブルを格納している。記憶部180は、単電池111(二次電池)のSOCの初期値及び電池容量の初期値のデータを含むデータベースを有する。データベースは、複数の温度条件を含む環境条件における単電池111のSOC、内部抵抗及び電池容量のデータ、言い換えると、単電池111のSOC、内部抵抗及び温度の関係を示すマップのデータ、並びにこれに対応する電池容量のデータを含むことが望ましい。更に詳しくは、図3の説明箇所で述べる。
In the
単電池管理部120は、単電池群112aに対応する単電池制御部121aと、単電池群112bに対応する単電池制御部121bと、を含む。単電池制御部121a、121bはそれぞれ、単電池群112a、112bを構成する単電池111の電池電圧や温度などの測定や、異常が生じていないかの監視等を行う。
The unit
単電池管理部120は、単電池制御部121a、121bを管理することで、間接的に単電池111を管理する。
The unit
組電池制御部150は、単電池管理部120が絶縁素子170を介して送信する単電池111の電池電圧や温度、電流検知部130が送信する組電池110に流れる電流値、電圧検知部140が送信する組電池110の電圧値、車両制御部200が適宜送信する指令等を信号として受信する。
In the battery
組電池制御部150は、単電池管理部120、電流検知部130、電圧検知部140、車両制御部200から受信した上述の信号、および、記憶部180に格納されているSOCテーブルなどを用いて、組電池110のSOC、SOH、充電・放電可能な電流や電力、異常状態、充放電量などを検知するための演算などを実行する。組電池制御部150は、上述の演算結果に基づいて、単電池制御部121a、121bが単電池111や単電池群112a、112bを管理するための指令を単電池管理部120に送信する。また、組電池制御部150は、上述の演算結果や演算結果に基づく指令などを車両制御部200に送信する他、必要に応じて記憶部180に上述の演算結果を記憶させる。
The battery
車両制御部200は、組電池制御部150から受信した情報を用いて、インバータ400および充電器420を制御する。車両走行中には、二次電池システム100は、インバータ400と接続され、組電池110が蓄えているエネルギーを用いて、モータジェネレータ410を駆動する。充電の際には、二次電池システム100は、充電器420と接続され、家庭用の電源または充電スタンドからの電力供給によって充電される。この際、充電器420からの電力は、組電池110に蓄えられる。
本実施形態では、充電器420は、車両制御部200からの指令に基づき、充電電圧や充電電流などを制御する構成としているが、組電池制御部150からの指令に基づき、制御を実施してもよい。また、充電器420は、車両の構成、充電器420の性能、使用目的、外部の電源の設置条件などに応じて、車両内部に設置してもよいし、車両の外部に設置することもできる。
In the present embodiment, the
二次電池システム100を有する車両システムが始動して走行する場合には、車両制御部200の管理のもと、二次電池システム100は、インバータ400に接続され、組電池110が蓄えているエネルギーを用いてモータジェネレータ410を駆動する。回生時には、モータジェネレータ410の発電電力により、組電池110が充電される。
When the vehicle system having the
二次電池システム100を備えた車両が家庭用の電源または充電スタンドに代表される外部の電源と接続された際には、車両制御部200が発信する情報に基づき、二次電池システム100と充電器420とが接続され、組電池110が所定の条件になるまで充電される。充電によって組電池110に蓄えられたエネルギーは、次回の車両走行時に利用されるか、車両内外の電装品等を動作させるためにも利用される。さらに、必要に応じて、家庭用の電源に代表される外部電源へも放出する場合がある。
When the vehicle provided with the
図2は、1つの単電池制御部を示す概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration view showing one unit cell control unit.
本図において、単電池制御部121iは、電圧検出回路122(電圧検出部)、制御回路123、信号入出力回路124及び温度検知部125を備えている。
In the figure, the unit cell control unit 121i includes a voltage detection circuit 122 (voltage detection unit), a
電圧検出回路122は、各単電池111の端子間電圧を測定する。
The
温度検知部125は、単電池群112iの一部又は全ての電池の温度について測定あるいは推定をし、単電池群112iを構成する単電池111の温度代表値としてその温度を取り扱う。温度検知部125が測定した温度は、単電池111、単電池群112i、または組電池110の状態を検知するための各種演算に用いられる。ここで、温度検知部125による温度の測定又は推定の対象となっている単電池111を「第一の二次電池」と呼ぶ。一方、温度検知部125による温度の測定又は推定の対象となっていない単電池111を「第二の二次電池」と呼ぶ。
The
制御回路123は、電圧検出回路122および温度検知部125から測定結果を受け取り、信号入出力回路124を介して組電池制御部150(図1)に送信する。また、信号入出力回路124からの情報に基づいて、電圧検出回路122および温度検知部125に情報を発信することも可能である。なお、単電池制御部121iやその周辺に一般的に実装されるバランシング回路、すなわち、自己放電や消費電流ばらつき等に伴い発生する単電池111間の電圧やSOCばらつきを均等化する回路については、記載を省略した。
The
なお、上述の説明においては、実施形態に係る二次電池システムは、単電池制御部121i、これに含まれる制御回路123、組電池制御部150等の制御部を有するが、本発明における演算や制御を行う制御部は、これらのいずれであってもよい。よって、本明細書において「制御部」と総称する場合は、上記の制御部のいずれかを指すものとする。
In the above description, the secondary battery system according to the embodiment includes the control unit such as the unit cell control unit 121i, the
図3は、図1の記憶部180に格納されているSOCテーブル(データベース)の一例をグラフ化したものである。横軸に図1に示す単電池111のSOC、縦軸に単電池111のOCVをとっている。
FIG. 3 is a graph of an example of the SOC table (database) stored in the
データ形式は任意であるが、ここでは、説明の便宜上、グラフ形式で示している。なお、本実施形態では、データテーブルを用いているが、数式などを用いることでOCVとSOCとの対応関係を表現することもできる。OCVからSOC、またはSOCからOCVへと変換できる方法であれば他の方法を用いてもよい。 Although the data format is arbitrary, it is shown here in graph format for the convenience of explanation. Although the data table is used in the present embodiment, the correspondence relationship between the OCV and the SOC can also be expressed by using a mathematical expression or the like. Other methods may be used as long as the method can convert OCV to SOC or SOC to OCV.
ここで、本発明におけるSOCの算出法を述べる前提として、一般的なSOCの算出方法について述べる。 Here, a general SOC calculation method will be described on the assumption that the SOC calculation method in the present invention is described.
単電池111のOCVを取得して、図3に示すSOCテーブルからOCVを取得した時刻tnにおけるSOCを取得する。SOCテーブルから取得されたSOCを「SOCv」を呼ぶ。時刻tnにおけるSOCvは、下記式(1)のように表される。
The OCV of the
式中、Mapは、図3の曲線に対応する関数を表す。 Where Map represents a function corresponding to the curve of FIG.
上記式(1)だけでは、時刻tnにおけるSOCしか得られない。そこで、下記式(2)に示すように、充放電電流の積算値を用いて、時刻tnから時刻tまでの時間におけるSOCの変化分ΔSOC(t)を算出する。そして、ΔSOC(t)をSOCv(tn)に加算することにより、下記式(3)に示すように、時刻tn以降の時々刻々とした時刻tにおけるSOC(以下「SOCi」と呼ぶ。)を得る。 Only the above equation (1) can only obtain the SOC at time t n . Therefore, as shown in the following equation (2), change amount ΔSOC (t) of SOC in the time from time t n to time t is calculated using the integrated value of the charge and discharge current. Then, by adding ΔSOC (t) to SOC v (t n ), as shown in the following equation (3), SOC at time t which is momentarily after time t n (hereinafter referred to as “SOC i ” Get).
ここで、Qiは、単電池111(図1)の満充電容量である。また、以下では、上記式(2)に記載されている積分値(式中の分子の積分の値であり、時刻tnから時刻tまでの時間における電荷の変化分)を「ΔSI」又は「電流積算値」と呼ぶ。 Here, Q i is the full charge capacity of the unit cell 111 (FIG. 1). Also, in the following, the integral value (the value of the integral of the numerator in the equation, which is the change in charge in the time from time t n to time t) described in the above equation (2) is “ΔS I ” or It is called "current integrated value".
以上が、一般的なSOCの算出方法であり、電流積算法と呼ばれるものである。 The above is a general SOC calculation method, which is called a current integration method.
上述の一般的なSOCの算出方法によって得られるSOCiには、以下に述べる第一のSOC誤差および第二のSOC誤差が含まれる。 The SOC i obtained by the above-described general SOC calculation method includes a first SOC error and a second SOC error described below.
<第一のSOC誤差について>
電流検知部130は、測定誤差を含む形で充放電電流I(t)を検知する。これは、上記式(2)に示す充放電電流の時間積算値ΔSOC(t)が誤差を含むことを意味する。充放電電流I(t)としては小さい誤差であっても、充放電電流の時間積算値ΔSOC(t)としては、積算時間が長いほど誤差が累積され、大きな誤差となりうる。本明細書では、ΔSOC(t)に含まれる誤差を「第一のSOC誤差」と呼ぶ。後述するように、本発明では、第一のSOC誤差を除去する。
<About the first SOC error>
The
<第二のSOC誤差について>
OCVは、充放電電流が生じておらず、かつ、時間変動がない端子間電圧と定義される。図1に示すリレー300、310、320、330が開いている時で、かつ、単電池111の電圧が時間変動しない時において測定した単電池111の端子間電圧がOCVである。また、リレー300、310、320、330が閉じているが組電池110の充放電が開始されていないか、開始された後でも充放電を停止後に長時間放置して、単電池111の電圧が時間変動しない時において測定した単電池111の端子間電圧がOCVと見なせる。
<About the second SOC error>
OCV is defined as an inter-terminal voltage in which no charge / discharge current occurs and no time variation occurs. When the
しかし、組電池110を利用している時は、リレー300、310、320、330が閉じている。また、上述した充放電が全く行われないことは頻繁には起こらない。すなわち、組電池110の利用中に、結果としてOCVを取得できる機会はほとんどない。
However, when using the assembled
本発明では、ΔSOC(t)に含まれる第一のSOC誤差を除去することを目的としている。このためには、組電池110の利用中(リレー300、310、320、330を閉としている状態である。)に、電池電圧からSOCを検知し直す必要がある。しかしながら、上述したように、リレー300、310、320、330が閉じた状態でOCVを取得できる機会はほとんどない。
An object of the present invention is to remove the first SOC error included in ΔSOC (t). For this purpose, it is necessary to redetect the SOC from the battery voltage during use of the battery assembly 110 (the
そこで、組電池(二次電池モジュール)を構成する少なくとも一つの二次電池の温度を当該二次電池に設置した温度センサにより又は推定により取得し、全ての二次電池(単電池)のSOCをより正確に取得することを考える。 Therefore, the temperature of at least one secondary battery constituting the assembled battery (secondary battery module) is obtained by the temperature sensor installed in the secondary battery or by estimation, and the SOCs of all the secondary batteries (unit cells) are obtained. Think about getting more accurate.
以下、電流、単電池の電圧及び単電池の温度を入力し、全ての単電池のSOC、温度、直流抵抗等を取得する例について説明する。 Hereinafter, an example will be described in which the current, the voltage of the unit cell, and the temperature of the unit cell are input, and the SOC, temperature, direct current resistance, and the like of all unit cells are acquired.
図4は、直列に接続された複数の二次電池(単電池)で構成された組電池におけるそれぞれの単電池のSOC及び温度を算出する方法を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flow chart showing a method of calculating the SOC and temperature of each unit cell in a battery pack composed of a plurality of secondary batteries (unit cells) connected in series.
先ず、二次電池のSOC、直流抵抗R及び温度Tの関係を示すマップ(データベース)を用意する(S100)。このマップは、電池の劣化に対応するものが好ましい。ここでは、二次電池は、単電池とする。なお、一般には、二次電池が直列又は並列に接続された単電池群に相当するものであっても、本図に示す考え方を同様に適用することができる。 First, a map (database) indicating the relationship between the SOC of the secondary battery, the direct current resistance R, and the temperature T is prepared (S100). This map preferably corresponds to the deterioration of the battery. Here, the secondary battery is a single battery. Generally, even if the secondary batteries correspond to a unit cell group connected in series or in parallel, the concept shown in the figure can be applied similarly.
また、マップは、製品試験の際に、例えば、抽出した単電池について試験を行い、詳細なデータを収集し、データベースとしてまとめたものであってもよい。この場合は、抽出した単電池と、実際に組電池に用いた複数の単電池のそれぞれとは、厳密には異なる。このため、データベースに含まれる値を用いて算出されたSOC、抵抗、温度等の値は、実際の単電池の値とは異なり、厳密には誤差を含むものである。この誤差は、上記の第一のSOC誤差とは異なるものである。このようなマップと実際の単電池の値との誤差は、「第二のSOC誤差」と呼ぶことにする。 In addition, the map may be, for example, a test performed on the extracted single battery at the time of the product test, collecting detailed data, and collecting it as a database. In this case, the extracted single battery and each of the plurality of single batteries actually used for the assembled battery are strictly different. For this reason, the values of SOC, resistance, temperature and the like calculated using the values contained in the database differ from the actual values of single cells, and strictly include errors. This error is different from the above first SOC error. An error between such a map and the value of an actual single cell will be referred to as a "second SOC error".
二次電池に流れた電流I及びその際の電圧Viから、それぞれの二次電池の直流抵抗Riを求める(S110)。ここで、下付き文字のiは、直列のi番目の二次電池を表している。また、電流I及び電圧Viは、図1及び2に示すようにして実測した値を用いることが望ましい。電圧Viは、通電中の値であってもよく、マップを用いて内部抵抗を取得し、これを直流抵抗Riとしてもよい。 The direct current resistance R i of each secondary battery is determined from the current I flowing to the secondary battery and the voltage V i at that time (S 110). Here, the subscript i represents the i-th secondary battery in series. Further, as the current I and the voltage V i , it is desirable to use values measured as shown in FIGS. 1 and 2. The voltage V i may be a value during energization, or a map may be used to obtain the internal resistance, which may be used as the direct current resistance R i .
次に、直流抵抗Riと、実測又は推定により得られた一部又は全部の二次電池の温度Tsensor,iと、をマップに入力し、SOCsensor,iを出力する(S120)。このSOCsensor,iは、誤差が蓄積される充放電電流の積算から求めたSOCではなく、実際の二次電池を用いて事前に測定した結果に基づいて作成したマップから出力されたSOCであり、誤差の蓄積が生じない値である。なお、二次電池の温度Tsensor,iは、温度センサを用いて測定することが望ましい。また、「マップに入力すること」又は「マップから出力すること」は、「マップ(データベース)を用いて計算を行うこと」と同じ意味である。 Next, DC resistance R i and temperature T sensor, i of a part or all of the secondary battery obtained by measurement or estimation are input to a map, and SOC sensor, i is output (S120). This SOC sensor, i is not the SOC obtained from the integration of the charge / discharge current at which the error is accumulated, but the SOC output from the map created based on the result of measurement in advance using an actual secondary battery. , Is a value that does not cause accumulation of errors. The temperature T sensor, i of the secondary battery is preferably measured using a temperature sensor. Also, "input to map" or "output from map" has the same meaning as "calculate using a map (database)".
一方、S120で対象としたものと同じ二次電池のSOCについて、別途、上記式(2)及び(3)の電流積算法により算出する(S130)。以下では、電流積算法により算出したSOCを「SOCint」と呼ぶ。また、直列のi番目の二次電池のSOCは、「SOCint,i」と呼ぶ。 On the other hand, the SOC of the same secondary battery as that targeted in S120 is separately calculated by the current integration method of the above formulas (2) and (3) (S130). Hereinafter, the SOC calculated by the current integration method is referred to as "SOC int ". Also, the SOC of the i-th secondary battery in series is called "SOC int, i ".
そして、SOCsensor,iとSOCint,iとを比較する(S140)。これらの値が等しくない場合(これらの値の差が所定の値を超える場合)は、この差が所定の値以下になるように、上記式(2)の電流積算値ΔSIを補正する(S150)。言い換えると、電流検知部(電流センサ)の誤差によるΔSIの誤差を低減する。補正方法は、電流積算法によるSOC算出(S130)の結果であるSOCint,iをSOCsensor,iに置き換えて、電流積算値を逆算すればよい。 Then, SOC sensor, i is compared with SOC int, i (S140). If the values are not equal (if the difference between the values exceeds a predetermined value), the current integration value ΔS I of the above equation (2) is corrected so that the difference is less than or equal to the predetermined value ( S150). In other words, the error of ΔS I due to the error of the current detection unit (current sensor) is reduced. The correction method may be such that SOC int, i which is the result of SOC calculation (S130) by the current integration method is replaced with SOC sensor, i , and the current integration value is calculated backward.
二次電池モジュールを構成するそれぞれの二次電池は直列でつながっているため、それぞれの二次電池におけるΔSIの値は共通であり、全電池に補正したΔSIを適用することが可能である。よって、高い精度でそれぞれの二次電池のSOCint,i(i=1,2,3,…)を求めることができる(S160)。言い換えると、すべての二次電池のSOCint,iは、補正されたΔSIの値を用いて、電流積算法により求めることができる。 Since the respective secondary batteries constituting the secondary battery module are connected in series, the value of ΔS I in each secondary battery is common, and it is possible to apply the corrected ΔS I to all the batteries . Accordingly, SOC int, i (i = 1, 2, 3,...) Of each secondary battery can be obtained with high accuracy (S 160). In other words, SOC int, i of all the secondary batteries can be determined by the current integration method using the corrected value of ΔS I.
その次に、それぞれの二次電池のSOCint,i及び直流抵抗Riをマップに入力し、それぞれの二次電池の温度Tiを出力する(S170)。言い換えると、SOCint,i及びRiに対応するマップの値(温度Ti)を取得することにより、温度センサを設けていない二次電池の温度を高精度で推定することができる。この場合に、実測した電圧Viを演算に用いてもよい。 Then, the SOC int, i and the direct current resistance R i of each secondary battery are input to the map, and the temperature T i of each secondary battery is output (S170). In other words, the temperature of the secondary battery in which the temperature sensor is not provided can be estimated with high accuracy by acquiring the values of the map (temperature T i ) corresponding to the SOC int, i and R i . In this case, the measured voltage V i may be used for the calculation.
これにより、全電池に温度センサを設置しなくても全電池の温度を把握することができ、温度センサ削減によるコスト低減が可能となる。また、それらの温度に応じて電流を制限することができるため、高安全かつ長寿命の二次電池システムを実現することが可能となる。さらに、それぞれの電池温度を把握することにより、効率よく電池を冷却し、長寿命かつ低コストの二次電池システムを実現することが可能となる。 Thus, the temperature of all the batteries can be grasped without installing the temperature sensors in all the batteries, and the cost can be reduced by reducing the temperature sensors. In addition, since the current can be limited in accordance with the temperature, it is possible to realize a highly safe and long-life secondary battery system. Furthermore, by grasping the temperature of each battery, it is possible to efficiently cool the battery and to realize a long life and low cost secondary battery system.
なお、本発明においては、図4に示すS130、S140、S150及びS160の工程を省略し、S120の工程で得られたSOCsensor,iのデータをSOCint,iの代わりに用いて、S170の工程でマップを用いて温度Tiを取得してもよい。ただし、この場合は、S150等の補正の工程を経ていないため、S140の工程で比較するSOCsensor,iとSOCint,iとの差についての許容値を大きくすることが考えられる。当該補正をしていない分、温度Tiの誤差は大きくなる傾向はあるが、本発明の方法を適用することができる。 In the present invention, the process of S130, S140, S150 and S160 shown in FIG. 4 is omitted, and the data of SOC sensor, i obtained in the process of S120 is used instead of SOC int, i in S170. The temperature T i may be obtained using a map in the process. However, in this case, it is conceivable to increase the allowable value for the difference between SOC sensor, i and SOC int, i to be compared in the process of S140 because the process of correction of S150 or the like has not been performed. Although the error of the temperature T i tends to be large because the correction is not made, the method of the present invention can be applied.
以上、本発明について、実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although this invention was concretely demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can not be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary.
また、上記各構成、機能、処理部などは、それらの全部または一部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することもできる。各機能を実現するプログラム、テーブルなどの情報は、メモリやハードディスクなどの記憶装置、ICカード、DVDなどの記憶媒体に格納することができる。 In addition, each configuration, function, processing unit, etc. can be realized as hardware by designing all or part of them with, for example, an integrated circuit, or a processor executes a program that realizes each function. It can also be realized as software by doing this. Programs for realizing the respective functions, and information such as a table can be stored in a storage device such as a memory or a hard disk, or a storage medium such as an IC card or a DVD.
以上に示す実施形態では、一個のリチウムイオン二次電池(二次電池)を単電池とし、これを直列に接続して組電池を構成したが、単電池を並列接続したものを一個の二次電池とみなして、これを直列接続して組電池を構成してもよいし、直列接続した単電池を並列接続して組電池を構成してもよい。並列接続を含むと、単電池に流れる充放電電流に個体差が生じる可能性が出てくるが、その際は、電流検知部の設置の数を変更して単電池毎に流れる充放電電流値を検知するか、単電池に流れる平均的な電流を求めるかして、これに基づいてSOC計算を実行すればよい。 In the embodiment described above, although a single lithium ion secondary battery (secondary battery) is used as a single battery and this is connected in series to form a battery assembly, one secondary battery in which single batteries are connected in parallel is used as one secondary battery It may be regarded as a battery, and may be connected in series to constitute a battery assembly, or a series connected battery may be connected in parallel to constitute a battery assembly. If parallel connection is included, there is a possibility that individual differences may occur in the charge and discharge current flowing in the unit cells, but in that case, the charge and discharge current value flowing in each unit cell is changed by changing the number of installed current detection units. The SOC calculation may be performed based on the detected current or the average current flowing to the unit cell.
したがって、本明細書においては、組電池を構成する二次電池とみなされるものは、単電池であっても、単電池群であってもよく、「二次電池」と総称した場合には、一個の二次電池とみなされる単電池群を含むものとする。 Therefore, in the present specification, what is regarded as a secondary battery constituting the assembled battery may be a single battery or a single battery group, and when collectively referred to as "secondary battery", It shall contain a single battery group regarded as one secondary battery.
また、以上に示す実施形態では、組電池のSOCを検知することについて本発明を考えたが、単電池や単電池群で本発明を考えることもできる。 Further, in the embodiment described above, the present invention is considered to detect the SOC of the battery pack, but the present invention can be considered to be a single battery or a single battery group.
なお、電流積算法により算出されたSOCint,i(図4)に基づいて、複数個の二次電池のすべての充電状態が所定の値に達するように、言い換えると、複数個の二次電池の充電状態をそろえるように、複数個の二次電池のそれぞれに対して充電をすることが望ましい。これにより、二次電池システム全体として充放電可能な容量を増加させることができる。 In addition, based on the SOC int, i (FIG. 4) calculated by the current integration method, in other words, a plurality of secondary batteries are set so that all charge states of the plurality of secondary batteries reach a predetermined value. It is desirable to charge each of the plurality of secondary batteries so that the charge states of Thereby, the chargeable / dischargeable capacity of the entire secondary battery system can be increased.
また、本発明によれば、電流積算法により算出された第一の二次電池の充電状態の変化に基づいて、二次電池の寿命を判定することができる。 Further, according to the present invention, the life of the secondary battery can be determined based on the change in the state of charge of the first secondary battery calculated by the current integration method.
さらに、二次電池の寿命の判定結果に基づいて、二次電池(単電池)を個別に交換することが可能となる。 Furthermore, based on the determination result of the life of the secondary battery, it is possible to individually replace the secondary battery (unit cell).
100:二次電池システム、110:組電池、111:単電池、112a、112b、112i:単電池群、120:単電池管理部、121a、121b、121i:単電池制御部、122:電圧検出回路、123:制御回路、124:信号入出力回路、125:温度検知部、130:電流検知部、140:電圧検知部、150:組電池制御部、170:絶縁素子、180:記憶部、200:車両制御部、300、310、320、330:リレー、400:インバータ、410:モータジェネレータ、420:充電器。 100: secondary battery system, 110: assembled battery, 111: single battery, 112a, 112b, 112i: single battery group, 120: single battery management unit, 121a, 121b, 121i: single battery control unit, 122: voltage detection circuit , 123: control circuit, 124: signal input / output circuit, 125: temperature detection unit, 130: current detection unit, 140: voltage detection unit, 150: battery pack control unit, 170: insulation element, 180: storage unit, 200: Vehicle control unit, 300, 310, 320, 330: relay, 400: inverter, 410: motor generator, 420: charger.
Claims (7)
電流検知部と、
電圧検出部と、
前記二次電池の充電状態の初期値及び電池容量の初期値のデータを含むデータベースを有する記憶部と、
前記複数個の二次電池のうち少なくとも一個の二次電池である第一の二次電池の温度の測定又は推定をする温度検知部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記温度検知部により取得された前記第一の二次電池の前記温度、並びに前記電流検知部により取得された電流及び前記電圧検出部により取得された前記第一の二次電池の電圧から算出された内部抵抗から、前記第一の二次電池の充電状態を算出し、前記複数個の二次電池のうち前記温度の測定又は推定をしていない二次電池である第二の二次電池の前記充電状態の前記初期値及び前記電池容量の前記初期値の前記データ並びに前記第一の二次電池の前記充電状態を用いて、前記第二の二次電池の充電状態を算出する、二次電池システム。 A plurality of secondary batteries connected in series;
A current detection unit,
A voltage detection unit,
A storage unit having a database including data of an initial value of a state of charge of the secondary battery and an initial value of a battery capacity;
A temperature detection unit that measures or estimates the temperature of a first secondary battery that is at least one of the plurality of secondary batteries;
And a control unit,
The control unit controls the temperature of the first secondary battery acquired by the temperature detection unit, the current acquired by the current detection unit, and the first secondary battery acquired by the voltage detection unit. A second battery which is a secondary battery which does not measure or estimate the temperature among the plurality of secondary batteries, from the internal resistance calculated from the voltage of The charging state of the second secondary battery is determined using the initial value of the charging state of the secondary battery and the data of the initial value of the battery capacity and the charging state of the first secondary battery. Calculate a secondary battery system.
前記制御部は、該データを用いて前記第一の二次電池の前記充電状態を算出する、請求項2記載の二次電池システム。 The database includes data of charge state, internal resistance and temperature of the secondary battery,
The secondary battery system according to claim 2, wherein the control unit calculates the state of charge of the first secondary battery using the data.
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