JP6707436B2 - Battery control device and control method - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリの制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a battery control device and control method.
ハイブリッド自動車を含む電気自動車には、電動発電機に電力を供給したり、電動発電機により回収された電気エネルギーを蓄えたりするためのバッテリが搭載されている。従来、これらの自動車に使用されるバッテリには、ニッケル水素二次電池が用いられていた。このニッケル水素二次電池は、電池ケースに複数の収容部を設け、その収容部の各々に発電要素を収容している(例えば、特許文献1参照。)。このようなニッケル水素二次電池では、充放電が繰り返されることにより、ジュール熱により温度が上昇する。また、正極において発生した酸素が、負極の水素吸蔵合金に吸蔵された水素と再結合して発熱することによっても、温度が上昇する。 An electric vehicle including a hybrid vehicle is equipped with a battery for supplying electric power to a motor generator and storing electric energy recovered by the motor generator. Conventionally, nickel-hydrogen secondary batteries have been used as the batteries used in these automobiles. In this nickel-hydrogen secondary battery, a plurality of housings are provided in a battery case, and a power generating element is housed in each of the housings (see, for example, Patent Document 1). In such a nickel-hydrogen secondary battery, the temperature rises due to Joule heat due to repeated charging and discharging. Further, the temperature rises when oxygen generated in the positive electrode recombines with hydrogen stored in the hydrogen storage alloy of the negative electrode to generate heat.
このようなバッテリでは、温度上昇により、適正温度範囲を逸脱すると寿命が低下する場合がある。このため、バッテリを制御する制御装置は、バッテリの温度を適性範囲に保つべく、充放電の制御を行う。具体的には、バッテリの制御装置は、充放電に関する所定の検出値に基づいて制御を実施することができる。例えば、ある所定の臨界条件を設定し、その臨界条件に基づいて設定された、所定の検出値に関する上限値に基づいて制御することにより、バッテリの温度上昇を抑制できる。しかしながら、例えば温度等の条件によらない一律の条件に基づいて制御を実施した場合には、バッテリの温度が適性温度範囲未満となる場合があった。また、その制御が、過剰な出力制限を招来する場合もあった。 In such a battery, the life may be shortened when the temperature rises and the temperature deviates from the appropriate temperature range. Therefore, the control device that controls the battery controls charging and discharging so as to keep the temperature of the battery within an appropriate range. Specifically, the battery control device can perform control based on a predetermined detection value regarding charging/discharging. For example, the temperature rise of the battery can be suppressed by setting a certain predetermined critical condition and performing control based on the upper limit value related to the predetermined detected value set based on the certain critical condition. However, when the control is performed based on a uniform condition that does not depend on conditions such as temperature, the temperature of the battery may fall below the appropriate temperature range. In addition, the control sometimes causes excessive output limitation.
そこで、本発明は、バッテリの温度上昇を抑制しつつ、適切な温度範囲に管理可能な、バッテリの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a battery control device and a control method that can manage the temperature within an appropriate temperature range while suppressing an increase in the temperature of the battery.
本発明に係る制御装置は、複数の収容部に発電要素がそれぞれ収容され、充電時に発電要素の正極側において酸素が発生するバッテリを制御する制御装置であって、バッテリの起電力を監視する監視部と、起電力が予め設定された所定の上限値を超えないようにバッテリの充電を制御する制御部と、を備え、起電力は、バッテリの内部抵抗とバッテリを流れる電流との積にバッテリの端子電圧を加えることにより求められ、起電力の上限値は、充電時における電流及び温度に依存し、充電時に発生する酸素の発生速度の上限に関する所定の閾値に対応するように設定され、閾値は、温度により異なり、第1の温度に対応する第1の閾値は、第1の温度より高い第2の温度に対応する第2の閾値より大きい。 A control device according to the present invention is a control device that controls a battery in which a power generation element is accommodated in each of a plurality of accommodating portions and oxygen is generated on the positive electrode side of the power generation element during charging. And a control unit that controls charging of the battery so that the electromotive force does not exceed a preset upper limit value.The electromotive force is the product of the internal resistance of the battery and the current flowing through the battery. The upper limit value of electromotive force depends on the current and temperature at the time of charging and is set so as to correspond to a predetermined threshold value regarding the upper limit of the generation rate of oxygen generated at the time of charging. Varies depending on the temperature, and the first threshold value corresponding to the first temperature is larger than the second threshold value corresponding to the second temperature higher than the first temperature.
本発明に係る制御方法は、複数の収容部に発電要素がそれぞれ収容され、充電時に発電要素の正極側において酸素が発生するバッテリを制御する制御方法であって、バッテリの起電力を監視する監視工程と、起電力が予め設定された所定の上限値を超えないようにバッテリの充電を制御する制御工程と、を備え、起電力は、バッテリの内部抵抗とバッテリを流れる電流との積にバッテリの端子電圧を加えることにより求められ、起電力の上限値は、充電時における電流値及び温度に依存し、充電時に発生する酸素の発生速度の上限に関する所定の閾値に対応するように設定され、閾値は、温度により異なり、第1の温度に対応する第1の閾値は、第1の温度より高い第2の温度に対応する第2の閾値より高い。 A control method according to the present invention is a control method for controlling a battery in which a power generating element is accommodated in each of a plurality of accommodating portions and oxygen is generated on the positive electrode side of the power generating element during charging. And a control step of controlling charging of the battery so that the electromotive force does not exceed a preset upper limit value, and the electromotive force is the product of the internal resistance of the battery and the current flowing through the battery. Is obtained by adding the terminal voltage of, the upper limit value of the electromotive force depends on the current value and temperature during charging, is set to correspond to a predetermined threshold value regarding the upper limit of the generation rate of oxygen generated during charging, The threshold value varies depending on the temperature, and the first threshold value corresponding to the first temperature is higher than the second threshold value corresponding to the second temperature higher than the first temperature.
この制御装置及び制御方法では、充電時に発生する酸素の発生速度に関する閾値が、温度により異なるように設定され、第2の温度より低い第1の温度では、第2の温度に対応する第2の閾値より小さい閾値が設定される。そして、これらの閾値に対応するように設定された上限値により起電力が制御される。故に、第2の温度においては、第1の温度のときより酸素の発生速度が低く抑えられるので、温度上昇が抑制される。また、第1の温度においては、第2の温度のときより、酸素の発生速度の閾値が緩和されるので、充電に際しての起電力の上限が大きくなり、温度が上昇しやすくなると共にバッテリの過剰な出力制限が防止される。従って、バッテリの出力を過剰に制限することなく、バッテリを適切な温度に管理することが可能となる。 In this control device and the control method, the threshold value relating to the generation rate of oxygen generated during charging is set to be different depending on the temperature, and at the first temperature lower than the second temperature, the second temperature corresponding to the second temperature is set. A threshold smaller than the threshold is set. Then, the electromotive force is controlled by the upper limit values set so as to correspond to these threshold values. Therefore, at the second temperature, the generation rate of oxygen is suppressed to be lower than that at the first temperature, so that the temperature rise is suppressed. Further, at the first temperature, the threshold value of the oxygen generation rate is relaxed more than at the second temperature, so that the upper limit of the electromotive force at the time of charging becomes large, the temperature easily rises, and the battery is overcharged. Output limitation is prevented. Therefore, it becomes possible to manage the battery at an appropriate temperature without excessively limiting the output of the battery.
また、本発明に係る制御装置では、酸素の発生速度に関する閾値は、温度が高いほど小さいこととしてもよい。 Further, in the control device according to the present invention, the threshold value relating to the oxygen generation rate may be smaller as the temperature is higher.
この制御装置によれば、酸素の発生速度に関する閾値が、バッテリの温度が高いほど小さく設定され、バッテリの温度が低いほど大きく設定される。そして、このように設定される閾値に対応するように設定された上限値により起電力が制御されるので、温度が高いほど、酸素の発生速度が低く抑えられ、温度上昇が抑制される。また、温度が低いほど、酸素の発生速度の閾値が緩和されることとなり、充電に際しての起電力の上限が大きくなり、温度が上昇しやすくなると共にバッテリの過剰な出力制限が防止される。従って、バッテリの出力が過剰に制限されることなく、バッテリのより適切な温度管理が実現される。 According to this control device, the threshold value relating to the oxygen generation rate is set smaller as the battery temperature is higher, and is set larger as the battery temperature is lower. Then, since the electromotive force is controlled by the upper limit value set so as to correspond to the threshold value set in this way, the higher the temperature is, the lower the oxygen generation rate is suppressed, and the higher the temperature is suppressed. Further, as the temperature is lower, the threshold value of the oxygen generation rate is relaxed, the upper limit of the electromotive force at the time of charging is increased, the temperature is easily increased, and the excessive output limitation of the battery is prevented. Therefore, more appropriate temperature control of the battery is realized without excessively limiting the output of the battery.
また、本発明に係る制御装置では、バッテリは、複数の収容部間を酸素が互いに移動することを防止可能な隔壁を有することとしてもよい。 Further, in the control device according to the present invention, the battery may have a partition wall that can prevent oxygen from moving between the plurality of accommodating portions.
この制御装置によれば、バッテリの正極側において発生した酸素が収容部間を移動しないため、発生した酸素を吸収するための負極側の容量(充電リザーブ)のばらつき(リザーブばらつき)の発生が抑制される。故に、リザーブばらつきを考慮することなく、酸素の発生速度に関する閾値を設定できる。従って、より適切なバッテリの温度管理が可能となる。 According to this control device, since the oxygen generated on the positive electrode side of the battery does not move between the accommodating parts, the occurrence of the variation (reserve variation) in the negative electrode side capacity (charge reserve) for absorbing the generated oxygen is suppressed. To be done. Therefore, it is possible to set the threshold value related to the oxygen generation rate without considering the reserve variation. Therefore, more appropriate temperature control of the battery becomes possible.
本発明によれば、バッテリの温度上昇を抑制しつつ、適切な温度範囲に管理可能な、バッテリの制御装置及び制御方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus and control method of a battery which can manage in a suitable temperature range can be provided, suppressing the temperature rise of a battery.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
図1は、実施形態に係る制御装置を含むハイブリッド自動車1の構成を示す概略構成図である。ハイブリッド自動車1は、電気自動車の1種である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a
ハイブリッド自動車1は、エンジン10、電動発電機13、トランスミッション16、制御装置2、インバータ14及びバッテリ15を備える。
The
エンジン10は、内燃機関の一例であり、ガソリン、軽油、CNG(Compressed Natural Gas)、LPG(LiquefiedPetroleum Gas)、又は代替燃料等を内部で燃焼させて、ハイブリッド自動車1を走行させる動力を発生させるように構成される。図1に示す例では、エンジン10は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであって、燃料噴射装置10aを含む。燃料噴射装置10aは、エンジン10の燃料である軽油を噴射する装置である。
The
電動発電機13は、クラッチ12を介してエンジン10に連結されている。電動発電機13は、いわゆる、モータジェネレータであり、インバータ14から供給された電力により、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション16に供給してハイブリッド自動車1を走行させる。または、電動発電機13は、ハイブリッド自動車1の走行に起因してトランスミッション16から供給された軸を回転させる動力またはエンジン10から直接供給された動力によって発電し、その電力をインバータ14に供給する。
The
図1に示す例では、クラッチ12は、クラッチアクチュエータ21により制御される油圧に従って、クラッチブースタ22により機械的に制御される。このクラッチ12を介してエンジン10に電動発電機13が連結され、その電動発電機13に更に連結されたトランスミッション16は半自動のものである。そして、クラッチ12は、エンジン10からの軸出力を、トランスミッション16を介して車輪1cに伝達するように構成される。即ち、クラッチ12は、エンジン10とトランスミッション16を連結してハイブリッド自動車1を走行させるように構成されている。
In the example shown in FIG. 1, the
インバータ14は、バッテリ15からの直流電力を交流電力に変換する。また、インバータ14は、電動発電機13が発電した交流電力を直流電力に変換する。具体的には、電動発電機13が動力を発生させる場合、インバータ14は、バッテリ15の直流電力を交流電力に変換して、電動発電機13に電力を供給する。また、電動発電機13が発電する場合、インバータ14は、電動発電機13からの交流電力を直流電力に変換する。即ち、インバータ14は、バッテリ15に直流電力を供給するための整流器及び電圧調整装置としての役割を果たす。
The
バッテリ15は、充放電可能な二次電池である。電動発電機13に動力を発生させる場合には、バッテリ15は、電動発電機13にインバータ14を介して電力を供給する。また、電動発電機13が発電している場合には、バッテリ15は、電動発電機13が発電する電力によって充電される。本実施形態における図1に示す例では、バッテリ15は、ニッケル水素二次電池である。
The
ニッケル水素二次電池からなるバッテリ15は、電池ケース15a内に設けられた複数の収容部15bを有する。複数の収容部15bは、隔壁15cにより仕切られている。収容部15bの各々には、正極15e及び負極15fから成る発電要素15dがそれぞれ収容されている。本実施形態のバッテリ15では、充電時において、発電要素15dの正極15e側において、酸素が発生する。隔壁15cは、発生した酸素が収容部15b間を互いに移動することを防止可能に構成されている。
The
制御装置2は、ハイブリッド自動車1を走行させるための各種制御を実施する。本実施形態における制御装置2は、エンジンECU11、ハイブリッドECU17及びバッテリECU23を含む。エンジンECU11は、アクセルペダル3の踏み込み量から求められるドライバ要求トルクに従ってエンジン10を制御する。ハイブリッドECU17は、インバータ14を介して電動発電機13を制御する。
The
エンジンECU11及びハイブリッドECU17は、走行動力制御手段19を構成する。走行動力制御手段19は、アクセルペダル3の踏み込み量から求められるドライバ要求トルクに等しいトルクをエンジン10及び電動発電機13から出力させるように構成されている。
The engine ECU 11 and the
エンジンECU11は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、CAN(Controller Area Network)通信回路等を有する電子制御ユニットである。エンジンECU11は、例えば、CAN通信回路を介してROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。エンジンECU11は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよく、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ(マイクロコンピュータ)、DSP(Digital Signal Processor)等を含んで構成されてもよい。 The engine ECU 11 is an electronic control unit including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a CAN (Controller Area Network) communication circuit, and the like. The engine ECU 11 realizes various functions by loading a program stored in the ROM into the RAM via the CAN communication circuit and executing the program loaded in the RAM by the CPU. The engine ECU 11 may include a plurality of electronic control units, and may include, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a microprocessor (microcomputer), a DSP (Digital Signal Processor), and the like.
エンジンECU11には、アクセルペダル3の踏み込み量を検出するアクセルセンサ4の検出出力が接続され、エンジンECU11の制御出力は、エンジン10の燃料噴射装置10aに連結される。エンジンECU11は、アクセルペダル3の踏み込み量から要求されるドライバ要求トルクに従って、エンジン10の燃料噴射量やバルブタイミングなどを制御するように構成される。
The engine ECU 11 is connected to the detection output of the accelerator sensor 4 that detects the depression amount of the
ハイブリッドECU17は、エンジンECU11と同様に、電子制御ユニットにより構成され、エンジンECU11と連携動作しつつ、インバータ14を制御することにより、電動発電機13を制御する。アクセルペダル3が踏み込まれていない状態において、ハイブリッドECU17は、ハイブリッド自動車1の走行に起因してトランスミッション16から供給された動力により電動発電機13を駆動して発電させ、その発電により得られた電力をバッテリ15に充電させる。
Like the engine ECU 11, the
バッテリECU23は、エンジンECU11と同様に、電子制御ユニットにより構成され、バッテリ15に接続されてバッテリ15の制御及びバッテリ15に関する検出値の取得を実施する。また、バッテリECU23は、ハイブリッドECU17に接続されている。バッテリECU23は、バッテリ15における温度及び充放電時における電流値等を検出してハイブリッドECU17に出力するとともに、バッテリ15の温度毎に定められた充放電の許容電力の範囲内でバッテリ15の充放電が行われるようにバッテリ15を管理する。
Similar to the engine ECU 11, the
バッテリECU23、エンジンECU11及びハイブリッドECU17は、図示しない他の制御機器とともにCAN(Control Area Network)などの規格に準拠したバスなどにより相互に接続される。そして、ハイブリッドECU17によって実行されるプログラムは、ハイブリッドECU17の内部の不揮発性のメモリにあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータであるハイブリッドECU17にあらかじめインストールされる。
The
ハイブリッドECU17は、アクセル開度情報、ブレーキ操作情報、車速情報、及びトランスミッション16から取得したギア位置情報、エンジンECU11から取得したエンジン回転速度情報を取得して、取得したアクセル開度情報及びその他の情報に基づきインバータ14を制御し、エンジンECU11に対してエンジン10の制御指示を与える。ハイブリッドECU17は、このような制御により、ハイブリッド自動車1を走行又は停止させるように構成される。
The
図2は、制御装置2の機能的構成を示す機能ブロック図である。制御装置2は、監視部2A及び制御部2Bを有する。監視部2A及び制御部2Bは、制御装置2に含まれるハイブリッドECU17、エンジンECU11及びバッテリECU23のいずれに構成されてもよいが、本実施形態では、ハイブリッドECU17に構成されることとする。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a functional configuration of the
監視部2A及び制御部2Bの説明に先立って、充放電時にバッテリ15に流れる電流及びバッテリの起電力の関係、並びにバッテリの起電力と充電時に発生する酸素の発生速度の関係を説明する。
Prior to the description of the
図3は、バッテリ15の構成を示す模式図である。図3に示すように、バッテリ15は内部抵抗Rを有するので、バッテリ15は、内部抵抗Rと発電体Mとに仮想的に分割できる。バッテリ15の複数の収容部15bに収容された各発電要素15dの正極15eから発生する酸素ガスは電気分解により生じるものであるので、内部抵抗Rは酸素ガス発生に影響を与えずに、発電体Mにおける起電力Eが酸素ガス発生に影響を与える。ここで、バッテリ15の内部抵抗をR、バッテリ15の端子電圧をV、充放電時にバッテリ15を流れる電流をIとすると、発電体Mにおける起電力Eは、バッテリの内部抵抗Rとバッテリ15を流れる電流Iとの積にバッテリ15の端子電圧Vを加える(V+(I×R))ことにより求められる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the
図4は、起電力Eと酸素発生速度の関係の例を示す図である。各発電要素15dからの酸素ガスは、電解液中の水の電気分解により発生する。また、水の酸化還元電位は1.229Vであることが知られている。また、正極15eへの添加物により、酸素ガスが発生する起電力Eの電位が高電位側にシフトする(酸素過電圧)。即ち、起電力Eが、酸化還元電位に酸素過電圧を加えた電位を超えると、酸素発生速度が著しく大きくなることが知られている。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the electromotive force E and the oxygen generation rate. Oxygen gas from each
起電力Eの上昇により酸素ガスが発生すると、ジュール熱に加えて、発生した酸素が負極側の水素と再結合することにより発熱するので、温度が上昇する。後述するように、本実施形態の制御装置2は、起電力Eを監視して酸素の発生(酸素の発生速度)を制御することにより、バッテリ15の温度の制御を図るものである。
When oxygen gas is generated due to the increase in electromotive force E, in addition to Joule heat, the generated oxygen recombines with hydrogen on the negative electrode side to generate heat, so that the temperature rises. As will be described later, the
再び図2を参照して、監視部2Aは、バッテリの起電力を監視する機能部である。制御部2Bは、起電力Eが予め設定された所定の上限値を超えないようにバッテリ15の充電を制御する機能部である。ここで、図5〜図7を参照して、監視の対象である起電力Eの上限値の設定について説明する。
Referring again to FIG. 2, the
図5(a)は、温度t℃における起電力と酸素発生速度との関係を示す酸素発生速度マップを示す図である。図5(b)は、電流と起電力の上限値との関係を示す図である。 FIG. 5A is a diagram showing an oxygen generation rate map showing the relationship between the electromotive force and the oxygen generation rate at a temperature of t° C. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the current and the upper limit value of the electromotive force.
図5(a)には、バッテリ15を流れる電流Iがi1〜i8のそれぞれのときの、起電力Eに対する酸素発生速度が示されている。前述のとおり、酸素ガスが発生すると水素との再結合により発熱するので、バッテリ15の適性温度範囲等を考慮して、t℃における酸素発生速度に関する所定の閾値Ptが設定される。この閾値の設定は、例えば、実験等により得られたデータに基づいて設定されることとしてもよい。このように閾値Ptが設定されると、図5(b)に示すように、酸素発生速度の上限に対応する起電力の上限値が、電流I(i1〜i8)の各値に対して求められる。
FIG. 5A shows the oxygen generation rate with respect to the electromotive force E when the current I flowing through the
制御装置2は、このように求められた電流Iと起電力Eの上限値との関係を示すマップ(テーブル)を予め記憶している。監視部2Aは、起電力Eを監視しているので、制御装置2の制御部2Bは、温度t℃においてバッテリに電流Iが流れているときに、監視部2Aにより取得された起電力Eが、予め記憶されている起電力を超えないようにバッテリ15の充電を制御する。具体的には、例えば、制御部2Bは、起電力Eが上昇して所定の上限値近傍の値になったときに、充電を抑制するようにインバータ14を制御する。
The
図5を参照して、ある温度t℃における起電力Eの上限値の設定について説明したが、起電力Eは電流及び温度に依存するので、本実施形態では、温度により異なる酸素発生速度に関する閾値を設定して、それぞれの温度及び閾値に対応する起電力Eの上限値を設定する。 Although the setting of the upper limit value of the electromotive force E at a certain temperature t° C. has been described with reference to FIG. 5, since the electromotive force E depends on the current and the temperature, in the present embodiment, the threshold value relating to the oxygen generation rate that differs depending on the temperature. Is set, and the upper limit value of the electromotive force E corresponding to each temperature and threshold value is set.
図6は、起電力と酸素発生速度との関係を示す酸素発生速度マップにおいて、各温度t1,t2,t3(t1<t2<t3)に対して設定される酸素発生速度に関する閾値の例を示す図である。本実施形態では、酸素発生速度に関する閾値は、温度により異なり、第1の温度に対応する第1の閾値は、前記第1の温度より高い第2の温度に対応する第2の閾値より大きい。 FIG. 6 shows an example of a threshold value related to the oxygen generation rate set for each temperature t1, t2, t3 (t1<t2<t3) in the oxygen generation rate map showing the relationship between the electromotive force and the oxygen generation rate. It is a figure. In the present embodiment, the threshold value related to the oxygen generation rate differs depending on the temperature, and the first threshold value corresponding to the first temperature is larger than the second threshold value corresponding to the second temperature higher than the first temperature.
図6に示すように、温度t1,t2,t3のそれぞれに対して、酸素発生速度に関する閾値Pt1,Pt2,Pt3が設定される。温度t1に対応する閾値Pt1は、温度t1より高い温度t2に対応する閾値Pt2より大きい。また、温度t2に対応する閾値Pt2は、温度t2より高い温度t3に対応する閾値Pt3より大きい。 As shown in FIG. 6, thresholds P t1 , P t2 , and P t3 relating to the oxygen generation rate are set for the temperatures t1, t2, and t3, respectively. The threshold P t1 corresponding to the temperature t1 is larger than the threshold P t2 corresponding to the temperature t2 higher than the temperature t1. The threshold P t2 corresponding to the temperature t2 is larger than the threshold P t3 corresponding to the temperature t3 higher than the temperature t2.
また、第3の温度より高い温度に対応する閾値は、第3の温度に対応する閾値以下に設定されることとしてもよい。即ち、温度に対する閾値の変化(dPt/dt)が少なくともゼロ以下となり、正の値になることがないように、閾値Ptが設定されることとしてもよい。 Further, the threshold value corresponding to the temperature higher than the third temperature may be set to be equal to or lower than the threshold value corresponding to the third temperature. That is, the threshold value P t may be set so that the change (dP t /dt) of the threshold value with respect to the temperature does not become a positive value or more at least zero.
図7は、温度t01,t02,t03,t04,t05(t01<t02<t03<t04<t05)のそれぞれ対して異なるように設定された酸素発生速度に関する閾値に基づいて設定された、電流Iに対する起電力Eの上限値Et01,Et02,Et03,Et04,Et05の例を示す図である。図7に示すように、温度が高いほど、起電力Eの上限値は相対的に低くなる。 FIG. 7 is for the current I set based on the threshold value relating to the oxygen generation rate set differently for each of the temperatures t01, t02, t03, t04, and t05 (t01<t02<t03<t04<t05). It is a figure which shows the upper limit value Et01 of the electromotive force E, Et02 , Et03 , Et04 , Et05 . As shown in FIG. 7, the higher the temperature, the lower the upper limit value of the electromotive force E becomes.
制御装置2は、図7に示すような、温度毎の電流Iと起電力Eの上限値との関係を示すマップ(テーブル)を予め記憶しておき、監視部2A及び制御部2Bは、このマップに基づいて、充電の制御を実施する。このように制御を実施することにより、より高い温度において、酸素の発生速度が低く抑えられることとなるので、バッテリ15における温度上昇が抑制される。また、バッテリ15の温度が低く、バッテリの動作における適性温度を下回るような場合においては、酸素の発生速度の上限の閾値が緩和されるので、充電に際しての起電力の上限が大きくなり、バッテリ15の温度が上昇しやすくなる。
The
なお、酸素発生速度に関する閾値は、バッテリ15の温度が高いほど小さくなるように設定されてもよい。この場合には、温度が高いほど酸素の発生速度が低く抑えられ、温度上昇が抑制される。また、温度が低いほど酸素の発生速度の閾値が緩和されることとなり、充電に際しての起電力の上限が大きくなり、温度が上昇しやすくなる。これにより、より適切なバッテリ15の温度管理が実現される。
The threshold value related to the oxygen generation rate may be set to be smaller as the temperature of the
以上説明したように、本実施形態の制御装置2では、充電時に発生する酸素の発生速度に関する閾値が、温度により異なるように設定され、第2の温度より低い第1の温度では、第2の温度に対応する第2の閾値より小さい閾値が設定される。そして、これらの閾値に対応するように設定された上限値により起電力Eが制御される。故に、第2の温度においては、第1の温度のときより酸素の発生速度が低く抑えられるので、温度上昇が抑制される。また、第1の温度においては、第2の温度のときより、酸素の発生速度の閾値が緩和されるので、充電に際しての起電力の上限が大きくなり、温度が上昇しやすくなると共にバッテリの過剰な出力制限が防止される。従って、バッテリの出力を過剰に制限することなく、バッテリを適切な温度に管理することが可能となる。
As described above, in the
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention has been described in detail above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
1…ハイブリッド自動車、1c…車輪、2…制御装置、2A…監視部、2B…制御部、3…アクセルペダル、4…アクセルセンサ、10…エンジン、10a…燃料噴射装置、12…クラッチ、13…電動発電機、14…インバータ、15…バッテリ、15a…電池ケース、15b…収容部、15c…隔壁、15d…発電要素、15e…正極、15f…負極、16…トランスミッション、19…走行動力制御手段、21…クラッチアクチュエータ、22…クラッチブースタ、11…エンジンECU、17…ハイブリッドECU、23…バッテリECU。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記バッテリの起電力を監視する監視部と、
前記起電力が予め設定された所定の上限値を超えないように前記バッテリの充電を制御する制御部と、を備え、
前記起電力は、前記バッテリの内部抵抗と前記バッテリを流れる電流との積に前記バッテリの端子電圧を加えることにより求められ、
前記起電力の上限値は、
充電時における電流及び温度に依存し、
充電時に発生する酸素の発生速度の上限に関する所定の閾値に対応するように設定され、
前記閾値は、温度により異なり、第1の温度に対応する第1の閾値は、前記第1の温度より高い第2の温度に対応する第2の閾値より大きい、
制御装置。 A control device for controlling a battery in which oxygen is generated on the positive electrode side of the power generating element when the power generating element is housed in each of the plurality of housing portions,
A monitoring unit that monitors the electromotive force of the battery,
A control unit that controls the charging of the battery so that the electromotive force does not exceed a preset upper limit value,
The electromotive force is obtained by adding the terminal voltage of the battery to the product of the internal resistance of the battery and the current flowing through the battery,
The upper limit of the electromotive force is
Depends on current and temperature during charging,
It is set to correspond to a predetermined threshold value regarding the upper limit of the generation rate of oxygen generated during charging,
The threshold varies with temperature, the first threshold corresponding to a first temperature being greater than a second threshold corresponding to a second temperature higher than the first temperature,
Control device.
前記バッテリの起電力を監視する監視工程と、
前記起電力が予め設定された所定の上限値を超えないように前記バッテリの充電を制御する制御工程と、を備え、
前記起電力は、前記バッテリの内部抵抗と前記バッテリを流れる電流との積に前記バッテリの端子電圧を加えることにより求められ、
前記起電力の上限値は、
充電時における電流値及び温度に依存し、
充電時に発生する酸素の発生速度の上限に関する所定の閾値に対応するように設定され、
前記閾値は、温度により異なり、第1の温度に対応する第1の前記閾値は、前記第1の温度より高い第2の温度に対応する第2の前記閾値より高い、
制御方法。 A power generation element is housed in each of a plurality of storage units, a control method for controlling a battery in which oxygen is generated on the positive electrode side of the power generation element during charging,
A monitoring step of monitoring the electromotive force of the battery,
A control step of controlling charging of the battery so that the electromotive force does not exceed a preset upper limit value,
The electromotive force is obtained by adding the terminal voltage of the battery to the product of the internal resistance of the battery and the current flowing through the battery,
The upper limit of the electromotive force is
Depends on the current value and temperature during charging,
It is set to correspond to a predetermined threshold value regarding the upper limit of the generation rate of oxygen generated during charging,
The threshold varies with temperature, the first threshold corresponding to a first temperature is higher than the second threshold corresponding to a second temperature higher than the first temperature,
Control method.
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JP4498647B2 (en) * | 2000-11-09 | 2010-07-07 | 株式会社豊田中央研究所 | Nickel hydroxide for positive electrode active material of alkaline secondary battery, alkaline secondary battery using the same, characteristic evaluation method thereof, and production method thereof |
JP2004327172A (en) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nickel-hydrogen storage battery |
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