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.

特開２００８−３１１０１５号公報JP, 2008-311015, A

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.

本発明の一実施形態に係る制御装置を含む、電気自動車の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of an electric vehicle including the control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control device. バッテリの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a battery. 起電力と酸素ガス発生速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an electromotive force and an oxygen gas generation rate. 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及び電流と起電力の上限値との関係を示す上限起電力マップを示す図である。It is a figure which shows the oxygen generation rate map which shows the relationship between electromotive force and oxygen generation rate, and the upper limit electromotive force map which shows the relationship between electric current and the upper limit of electromotive force. 各温度ごとに設定される酸素発生速度に関する閾値を示す図である。It is a figure which shows the threshold value regarding the oxygen generation rate set for every temperature. 各温度に対して設定された電流に対する起電力の上限値の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the upper limit of the electromotive force with respect to the electric current set with respect to each temperature.

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 hybrid vehicle 1 including a control device according to an embodiment. The hybrid vehicle 1 is one type of electric vehicle.

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 hybrid vehicle 1 includes an engine 10, a motor generator 13, a transmission 16, a control device 2, an inverter 14, and a battery 15.

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 engine 10 is an example of an internal combustion engine, and burns gasoline, light oil, CNG (Compressed Natural Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), alternative fuel, or the like inside to generate power for running the hybrid vehicle 1. Is composed of. In the example shown in FIG. 1, the engine 10 is a diesel engine that uses light oil as a fuel, and includes a fuel injection device 10a. The fuel injection device 10 a is a device that injects light oil that is the fuel of the engine 10.

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 motor generator 13 is connected to the engine 10 via the clutch 12. The motor generator 13 is a so-called motor generator, which generates power for rotating the shaft by the electric power supplied from the inverter 14 and supplies the shaft output to the transmission 16 to drive the hybrid vehicle 1. Alternatively, the motor generator 13 generates power by the power for rotating the shaft supplied from the transmission 16 or the power directly supplied from the engine 10 due to the traveling of the hybrid vehicle 1, and supplies the power to the inverter 14.

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 clutch 12 is mechanically controlled by the clutch booster 22 according to the hydraulic pressure controlled by the clutch actuator 21. A motor generator 13 is connected to the engine 10 via the clutch 12, and a transmission 16 further connected to the motor generator 13 is a semi-automatic transmission. The clutch 12 is configured to transmit the shaft output from the engine 10 to the wheels 1c via the transmission 16. That is, the clutch 12 is configured to connect the engine 10 and the transmission 16 to drive the hybrid vehicle 1.

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 inverter 14 converts DC power from the battery 15 into AC power. The inverter 14 also converts the AC power generated by the motor generator 13 into DC power. Specifically, when the motor generator 13 generates power, the inverter 14 converts the DC power of the battery 15 into AC power and supplies power to the motor generator 13. Further, when the motor generator 13 generates power, the inverter 14 converts the AC power from the motor generator 13 into DC power. That is, the inverter 14 serves as a rectifier and a voltage regulator for supplying DC power to the battery 15.

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 battery 15 is a rechargeable secondary battery. When generating power for the motor generator 13, the battery 15 supplies electric power to the motor generator 13 via the inverter 14. When the motor generator 13 is generating power, the battery 15 is charged with the electric power generated by the motor generator 13. In the example shown in FIG. 1 in this embodiment, the battery 15 is a nickel-hydrogen secondary battery.

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 battery 15, which is a nickel-hydrogen secondary battery, has a plurality of accommodating portions 15b provided in a battery case 15a. The plurality of storage portions 15b are partitioned by a partition wall 15c. A power generation element 15d including a positive electrode 15e and a negative electrode 15f is housed in each of the housing portions 15b. In the battery 15 of this embodiment, oxygen is generated on the positive electrode 15e side of the power generation element 15d during charging. The partition wall 15c is configured to prevent the generated oxygen from moving between the storage portions 15b.

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 control device 2 executes various controls for driving the hybrid vehicle 1. The control device 2 in the present embodiment includes an engine ECU 11, a hybrid ECU 17, and a battery ECU 23. The engine ECU 11 controls the engine 10 according to the driver request torque obtained from the depression amount of the accelerator pedal 3. The hybrid ECU 17 controls the motor generator 13 via the inverter 14.

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 hybrid ECU 17 form a traveling power control means 19. The traveling power control means 19 is configured to cause the engine 10 and the motor/generator 13 to output a torque equal to the driver request torque obtained from the depression amount of the accelerator pedal 3.

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 accelerator pedal 3, and the control output of the engine ECU 11 is connected to the fuel injection device 10 a of the engine 10. The engine ECU 11 is configured to control the fuel injection amount of the engine 10, the valve timing, etc., according to the driver request torque required from the depression amount of the accelerator pedal 3.

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 hybrid ECU 17 is configured by an electronic control unit, and controls the motor generator 13 by controlling the inverter 14 while operating in cooperation with the engine ECU 11. In a state in which the accelerator pedal 3 is not depressed, the hybrid ECU 17 drives the motor generator 13 with the power supplied from the transmission 16 due to the traveling of the hybrid vehicle 1 to generate power, and the electric power obtained by the power generation. To charge the battery 15.

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 battery ECU 23 is configured by an electronic control unit, is connected to the battery 15, and controls the battery 15 and acquires a detection value regarding the battery 15. The battery ECU 23 is also connected to the hybrid ECU 17. The battery ECU 23 detects the temperature of the battery 15, the current value during charging/discharging, and outputs the detected value to the hybrid ECU 17, and the charging/discharging of the battery 15 within the allowable charging/discharging power range determined for each temperature of the battery 15. The battery 15 is managed so that

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 battery ECU 23, the engine ECU 11, and the hybrid ECU 17 are mutually connected together with other control devices (not shown) by a bus compliant with a standard such as CAN (Control Area Network). Then, the program executed by the hybrid ECU 17 is stored in advance in a non-volatile memory inside the hybrid ECU 17, and is thus installed in advance in the hybrid ECU 17 which is a computer.

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 hybrid ECU 17 acquires accelerator opening information, brake operation information, vehicle speed information, gear position information acquired from the transmission 16, engine rotation speed information acquired from the engine ECU 11, and acquires the acquired accelerator opening information and other information. Based on the above, the inverter 14 is controlled to give a control instruction for the engine 10 to the engine ECU 11. The hybrid ECU 17 is configured to run or stop the hybrid vehicle 1 by such control.

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 control device 2. The control device 2 has a monitoring unit 2A and a control unit 2B. The monitoring unit 2A and the control unit 2B may be configured in any of the hybrid ECU 17, the engine ECU 11, and the battery ECU 23 included in the control device 2, but in the present embodiment, they are configured in the hybrid ECU 17.

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 monitoring unit 2A and the control unit 2B, the relationship between the current flowing through the battery 15 and the electromotive force of the battery during charging/discharging, and the relationship between the electromotive force of the battery and the generation rate of oxygen generated during charging will be described.

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 battery 15. As shown in FIG. 3, since the battery 15 has the internal resistance R, the battery 15 can be virtually divided into the internal resistance R and the power generator M. Since the oxygen gas generated from the positive electrode 15e of each power generation element 15d housed in the plurality of housing portions 15b of the battery 15 is generated by electrolysis, the internal resistance R does not affect the oxygen gas generation and The electromotive force E in M affects the oxygen gas generation. Here, assuming that the internal resistance of the battery 15 is R, the terminal voltage of the battery 15 is V, and the current flowing through the battery 15 at the time of charging/discharging is I, the electromotive force E in the generator M is the internal resistance R of the battery and the battery 15. It is obtained by adding the terminal voltage V of the battery 15 to the product of the flowing current I (V+(I×R)).

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 power generation element 15d is generated by electrolysis of water in the electrolytic solution. Further, it is known that the redox potential of water is 1.229V. Further, the potential of the electromotive force E generated by the oxygen gas shifts to the high potential side due to the additive to the positive electrode 15e (oxygen overvoltage). That is, it is known that when the electromotive force E exceeds the potential obtained by adding the oxygen overvoltage to the oxidation-reduction potential, the oxygen generation rate significantly increases.

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 control device 2 of the present embodiment controls the temperature of the battery 15 by monitoring the electromotive force E and controlling the generation of oxygen (oxygen generation rate).

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 monitoring unit 2A is a functional unit that monitors the electromotive force of the battery. The control unit 2B is a functional unit that controls charging of the battery 15 so that the electromotive force E does not exceed a preset upper limit value. Here, the setting of the upper limit value of the electromotive force E to be monitored will be described with reference to FIGS.

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 battery 15 is i1 to i8. As described above, when oxygen gas is generated, heat is generated due to recombination with hydrogen. Therefore, a predetermined threshold Pt regarding the oxygen generation rate at t° C. is set in consideration of the appropriate temperature range of the battery 15 and the like. The threshold value may be set based on, for example, data obtained by experiments or the like. When the threshold Pt is set in this way, as shown in FIG. 5B, the upper limit value of the electromotive force corresponding to the upper limit of the oxygen generation rate is obtained for each value of the current I (i1 to i8). Be done.

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 control device 2 stores in advance a map (table) showing the relationship between the current I and the upper limit value of the electromotive force E thus obtained. Since the monitoring unit 2A monitors the electromotive force E, the control unit 2B of the control device 2 controls the electromotive force E acquired by the monitoring unit 2A when the current I is flowing to the battery at the temperature t°C. , Control charging of the battery 15 so as not to exceed the pre-stored electromotive force. Specifically, for example, the control unit 2B controls the inverter 14 to suppress charging when the electromotive force E rises and reaches a value near a predetermined upper limit value.

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 control device 2 stores in advance a map (table) showing the relationship between the current I for each temperature and the upper limit value of the electromotive force E as shown in FIG. 7, and the monitoring unit 2A and the control unit 2B use this map. Control charging based on the map. By performing the control in this way, the oxygen generation rate is suppressed to a low value at a higher temperature, so that the temperature rise in the battery 15 is suppressed. Further, in the case where the temperature of the battery 15 is low and is lower than the appropriate temperature in the operation of the battery, the upper limit threshold of the oxygen generation rate is relaxed, so that the upper limit of the electromotive force at the time of charging becomes large, Temperature rises easily.

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 battery 15 is higher. In this case, the higher the temperature, the lower the rate of oxygen generation and the higher the temperature. Further, the lower the temperature, the more the threshold value of the oxygen generation rate is relaxed, the upper limit of the electromotive force at the time of charging increases, and the temperature easily rises. As a result, more appropriate temperature management of the battery 15 is realized.

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 control device 2 of the present embodiment, the threshold value related to the generation rate of oxygen generated during charging is set so as to vary depending on the temperature, and the second temperature is set at the first temperature lower than the second temperature. A threshold smaller than the second threshold corresponding to the temperature is set. Then, the electromotive force E 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.

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 SYMBOLS 1... Hybrid vehicle, 1c... Wheel, 2... Control device, 2A... Monitoring part, 2B... Control part, 3... Accelerator pedal, 4... Accelerator sensor, 10... Engine, 10a... Fuel injection device, 12... Clutch, 13... Motor generator, 14... Inverter, 15... Battery, 15a... Battery case, 15b... Housing part, 15c... Partition, 15d... Power generation element, 15e... Positive electrode, 15f... Negative electrode, 16... Transmission, 19... Traveling power control means, 21... Clutch actuator, 22... Clutch booster, 11... Engine ECU, 17... Hybrid ECU, 23... Battery ECU.

Claims (4)

複数の収容部に発電要素がそれぞれ収容され、充電時に前記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、
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. 酸素の発生速度に関する前記閾値は、温度が高いほど小さい、請求項１に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the threshold value relating to the generation rate of oxygen is smaller as the temperature is higher. 前記バッテリは、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、請求項１または２に記載の制御装置。 The control device according to claim 1 or 2, wherein the battery has a partition wall that can prevent oxygen from moving between the plurality of storage units. 複数の収容部に発電要素がそれぞれ収容され、充電時に前記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、
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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