JP6780549B2 - Charge control device - Google Patents
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Description
本開示は、充電制御装置に関する。 The present disclosure relates to a charge control device.
特許第５２２３９２０号公報（特許文献１）は、リチウムイオン二次電池（バッテリ）の負極電位が負極に金属リチウムが析出するリチウム基準電位まで低下しないようにバッテリへの入力許可電力を調整するように構成された充電制御装置を開示する。この充電制御装置においては、リチウムイオン電池の負極に金属リチウムが析出しない範囲における最大電流として設定された許容充電電流に基づいて入力許可電力が算出される。許容充電電流は、バッテリの充電継続時間に従って減少する（特許文献１参照）。 Japanese Patent No. 5223920 (Patent Document 1) adjusts the input permitted power to the battery so that the negative electrode potential of the lithium ion secondary battery (battery) does not drop to the lithium reference potential at which metallic lithium is deposited on the negative electrode. The configured charge control device is disclosed. In this charge control device, the input permitted power is calculated based on the allowable charge current set as the maximum current in the range in which metallic lithium does not precipitate on the negative electrode of the lithium ion battery. The permissible charging current decreases with the charging duration of the battery (see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術においては、バッテリの負極電位がリチウム基準電位を必要以上に上回るまで許容充電電流が減少したとしても許容充電電流は引き続き低下する。したがって、仮に負荷からの充電要求に応えられたとしても、すなわち負極において金属リチウムが析出する可能性が低く充電電流を上げられる状況にも拘わらず、負荷からの充電要求に応えられないという事態が生じ得る。
However, in the technique disclosed in
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、バッテリの負極において金属リチウムが析出する可能性が低い場合に、負荷からの充電要求になるべく応えることが可能な充電制御装置を提供することである。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object thereof is to meet a charging request from a load as much as possible when there is a low possibility that metallic lithium is deposited on the negative electrode of the battery. It is to provide a possible charge control device.
本開示の充電制御装置は、リチウムイオン二次電池を含むバッテリの負極電位が負極に金属リチウムが析出するリチウム基準電位まで低下しないようにバッテリへの入力許可電力を調整するように構成されている。充電制御装置は、センサと、制御装置とを備える。センサは、バッテリの状態を検知するように構成されている。制御装置は、バッテリの負極に金属リチウムが析出しない最大電流として設定された許容充電電流をセンサの検知結果に従って算出するとともに、算出された許容充電電流に従って入力許可電力を算出するように構成されている。制御装置は、バッテリの充電継続時間に従って許容充電電流を減少させる項と、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少した場合にバッテリの充電継続時間に従って許容充電電流を増加させる項とを含む数式に従って許容充電電流を算出するように構成されている。 The charge control device of the present disclosure is configured to adjust the input permitted power to the battery so that the negative electrode potential of the battery including the lithium ion secondary battery does not drop to the lithium reference potential at which metallic lithium is deposited on the negative electrode. .. The charge control device includes a sensor and a control device. The sensor is configured to detect the condition of the battery. The control device is configured to calculate the allowable charging current set as the maximum current at which metallic lithium does not deposit on the negative electrode of the battery according to the detection result of the sensor, and to calculate the input permitted power according to the calculated allowable charging current. There is. The control device has a term that decreases the allowable charging current according to the charging duration of the battery and a term that increases the allowable charging current according to the charging duration of the battery when the allowable charging current decreases until the negative electrode potential exceeds the lithium reference potential. It is configured to calculate the allowable charging current according to a formula including.
この充電制御装置によれば、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少した場合に充電継続時間に従って許容充電電流が増加するため、負極に金属リチウムが析出する可能性が低い場合には、負荷からの充電要求になるべく応えることができる。 According to this charge control device, when the allowable charge current decreases until the negative electrode potential exceeds the lithium reference potential, the allowable charge current increases according to the charging duration, so that when there is a low possibility that metallic lithium is deposited on the negative electrode. Can respond as much as possible to the charging request from the load.
本開示によれば、バッテリの負極において金属リチウムが析出する可能性が低い場合に、負荷からの充電要求になるべく応えることが可能な充電制御装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a charge control device capable of responding to a charge request from a load as much as possible when there is a low possibility that metallic lithium is deposited on the negative electrode of a battery.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
［電動車両の構成］
図１は、本実施の形態に従う充電制御装置５が搭載される車両１の構成を概略的に示す図である。以下では、車両１がハイブリッド車両である場合について説明するが、本実施の形態に従う充電制御装置５は、ハイブリッド車両に搭載されるものに限定されず、リチウムイオン電池を搭載した車両全般、さらには車両以外の用途にも適用可能である。
[Composition of electric vehicle]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
図１を参照して、車両１は、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３０と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割装置６０と、駆動軸７０と、駆動輪８０と、バッテリ１０と、充電制御装置５と、記憶装置１０５とを備える。充電制御装置５は、監視ユニット２０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００とを備える。
With reference to FIG. 1, the
エンジン５０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによって、クランクシャフトを回転させる駆動力を発生する。ＭＧ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能する。
The
ＭＧ４１は、主として、動力分割装置６０を通じて伝達されるエンジン５０の出力の一部を用いて発電する発電機として動作する。ＭＧ４１が発電した電力は、ＰＣＵ３０を通じてＭＧ４２又はバッテリ１０に供給される。
The MG 41 mainly operates as a generator that generates electricity by using a part of the output of the
ＭＧ４２は、バッテリ１０から供給される電力及びＭＧ４１の発電電力の少なくとも一方によって駆動される。ＭＧ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。また、車両１の制動時には、ＭＧ４２は、駆動輪８０の回転力により駆動されることによって発電機として動作する。ＭＧ４１，４２の発電電力は、ＰＣＵ３０を通じてバッテリ１０に供給される。
The MG 42 is driven by at least one of the power supplied by the
バッテリ１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための電力を蓄える。バッテリ１０は、リチウムイオン二次電池であり、直列に接続された複数のセルを含む。監視ユニット２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含む。電圧センサ２１は、バッテリ１０の端子間電圧（以下「電圧ＶＢ」とも称する。）を検知する。電流センサ２２は、バッテリ１０の充放電電流（以下「電流ＩＢ」とも称する。）を検知する。温度センサ２３は、バッテリ１０の温度（以下「温度ＴＢ」とも称する。）を検知する。各センサは、検知結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。なお、電流センサ２２の出力は、バッテリ１０の充電時には負値を示し、バッテリ１０の放電時には正値を示す。
The
ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からのスイッチング指令に従って、バッテリ１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電力変換を実行するように構成されている。ＰＣＵ３０は、ＭＧ４１，４２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、ＭＧ４１を回生（発電）状態にしつつ、ＭＧ４２を力行状態にすることができる。
The PCU 30 is configured to perform bidirectional power conversion between the
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、入出力インターフェイスと、メモリとを含んで構成されている（いずれも図示せず）。ＥＣＵ１００は、各センサからの信号及びメモリに記憶された情報に基づいてエンジン５０及びＰＣＵ３０を制御することによって、バッテリ１０の充放電を制御する。また、ＥＣＵ１００は、たとえば電流センサ２２の出力を積算することによって、バッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）を推定する。
The
記憶装置１０５は、不揮発性の記憶媒体であり、たとえばフラッシュメモリで構成される。記憶装置１０５は、たとえば、ＥＣＵ１００がバッテリ１０の充放電制御を行なうために必要なデータを記憶する。記憶装置１０５によって記憶されるデータについては後程詳しく説明する。
The
［バッテリへの入力電力の制限］
上述のように、本実施の形態においてはバッテリ１０としてリチウムイオン二次電池が採用されている。リチウムイオン二次電池の負極において金属リチウムが析出すると、リチウムイオン二次電池の性能は低下する。負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）以下となると、負極表面に金属リチウムが析出することが知られている。
[Limitation of input power to battery]
As described above, in the present embodiment, the lithium ion secondary battery is adopted as the
図２は、バッテリ１０における充電時間とセル電位との関係を示す図である。図２を参照して、横軸は充電時間を示し、縦軸は電位を示す。バッテリ１０の充電が継続されると、正極の平均電位が上昇するとともに負極の平均電位が下降する。これにより、正極と負極との電位差Ｖａｖが拡大する。本実施の形態においては、負極の平均電位がリチウム基準電位（０Ｖ）以下とならないようにするために、正極と負極との電位差Ｖａｖが所定電位Ｖｌｉｍ（たとえば、４．１Ｖ）以内に収まるようにバッテリ１０の充放電制御が行なわれる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the charging time of the
正極の平均電位と負極の平均電位との電位差Ｖａｖが所定電位Ｖｌｉｍ以内に収められたとしても、負極の局所的な電位がリチウム基準電位（０Ｖ）に達する場合がある。本実施の形態においては、バッテリ１０の入力電力を制限することによって、局所的にも負極電位がリチウム基準電位に達する可能性を低減している。
Even if the potential difference Vav between the average potential of the positive electrode and the average potential of the negative electrode is within a predetermined potential voltage, the local potential of the negative electrode may reach the lithium reference potential (0V). In the present embodiment, by limiting the input power of the
具体的には、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の入力許可電力を算出するように構成されている。ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の入力電力が入力許可電力以下となるようにバッテリ１０の充放電制御を行なう。ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の許容充電電流に従って入力許可電力を算出するように構成されている。許容充電電流とは、バッテリ１０の負極に金属リチウムが析出しない最大電流として設定される充電電流である。本実施の形態において、許容充電電流は、バッテリ１０の充電継続時間に従って減少し、バッテリ１０の放電継続時間に従って増加する。許容充電電流及び入力許可電力の具体的な算出方法については後程詳しく説明する。
Specifically, in the present embodiment, the
仮にバッテリ１０の充電継続時間に従って許容充電電流を減少させ続けると、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少したとしても充電電流が厳しく制限され続けてしまう。この場合には、仮に車両１の充電要求に応えたとしても負極において金属リチウムが析出する可能性が低い場合にも、車両１の充電要求に応えられないという事態が生じ得る。
If the allowable charging current is continuously reduced according to the charging duration of the
本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の充電継続時間に従って許容充電電流を減少させる項と、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少した場合にバッテリ１０の充電継続時間に従って許容充電電流を増加させる項とを含む数式に従って許容充電電流を算出するように構成されている。本実施の形態によれば、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少した場合に許容充電電流が増加（回復）するため、負極に金属リチウムが析出する可能性が低い場合には、車両１の充電要求になるべく応えることができる。
In the present embodiment, the
図３は、許容充電電流と負極電位との関係を説明するための図である。図３を参照して、上方の図は許容充電電流の推移を示し、下方の図は負極電位の推移を示す。上方の図において、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示す。下方の図において、横軸は時間を示し、縦軸は負極電位を示す。 FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the allowable charging current and the negative electrode potential. With reference to FIG. 3, the upper figure shows the transition of the allowable charging current, and the lower figure shows the transition of the negative electrode potential. In the upper figure, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current. In the figure below, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents negative electrode potential.
時刻ｔ１が到来するまでは、バッテリ１０の充放電は行なわれていないものとする。時刻ｔ１からバッテリ１０の充電が開始されると、許容充電電流はＡ１から徐々に小さくなる。一方、負極電位はＢ１から徐々に低くなり、時刻ｔ２においてリチウム基準電位（０Ｖ）付近まで低下する。時刻ｔ３において、許容充電電流がＡ０となり、その後、許容充電電流が仮に点線Ｌ１のように推移した場合には、負極電位が点線Ｌ３のように推移する。すなわち、負極電位がリチウム基準電位を大きく上回る（所定量以上上回る）。この場合には、負極において金属リチウムが析出する可能性が低いにも拘わらず、必要以上に許容充電電流を低下させていることになる。
It is assumed that the
本実施の形態においては、負極電位がリチウム基準電位を大きく上回らないように、許容充電電流が決定される。すなわち、時刻ｔ３以降に負極電位が実線Ｌ４のようにリチウム基準電位（０Ｖ）付近を推移するように許容充電電流が決定される。具体的には、時刻ｔ３以降に、許容充電電流は、点線Ｌ１のようには推移せず、実線Ｌ２のように推移する（許容充電電流が増加する。）。これにより、負極に金属リチウムが析出する可能性を低く維持しつつ、許容充電電流をなるべく大きくすることができる。 In the present embodiment, the allowable charging current is determined so that the negative electrode potential does not greatly exceed the lithium reference potential. That is, the allowable charging current is determined so that the negative electrode potential changes near the lithium reference potential (0V) as shown by the solid line L4 after time t3. Specifically, after the time t3, the allowable charging current does not change as shown by the dotted line L1 but changes as shown by the solid line L2 (the allowable charging current increases). As a result, the allowable charging current can be made as large as possible while keeping the possibility of metallic lithium being deposited on the negative electrode low.
［入力許可電力の算出方法］
本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、時刻ｔにおけるバッテリ１０の電流ＩＢ（ｔ）（以下、「ＩＢ［ｔ］」とも称する。）と、時刻ｔにおけるバッテリ１０の温度ＴＢ（ｔ）（以下、「ＴＢ［ｔ］」とも称する。）と、時刻ｔにおけるバッテリ１０のＳＯＣ（ｔ）（以下、「ＳＯＣ［ｔ］」とも称する。）とを用いることによって許容充電電流を周期的に算出する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、電流ＩＢ（ｔ）、温度ＴＢ（ｔ）及びＳＯＣ（ｔ）を用いることによって、充電中における単位時間当たりの許容充電電流の減少量Ｆ若しくはｆ、又は、放電中における単位時間当たりの許容充電電流の回復量Ｆ’若しくはｆ’を算出する。また、ＥＣＵ１００は、負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）を（所定量以上）上回るまで許容充電電流が減少した場合における、単位時間当たりの充電による許容充電電流の回復量ｈを算出する。また、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の充放電が行なわれない（バッテリ１０が放置される）ことによる単位時間当たり許容充電電流の回復量Ｇ又はｇを算出する。減少量Ｆ又はｆ、回復量Ｆ’又はｆ’、回復量ｈ、及び、回復量Ｇ又はｇについては後程詳しく説明する。
[Calculation method of input permitted power]
In the present embodiment, the
ＥＣＵ１００は、算出された減少量Ｆ及びｆ、回復量Ｆ’及びｆ’、回復量ｈ、並びに、回復量Ｇ及びｇを用いることによって、許容充電電流Ｉｌｉｍ（ｔ）を算出する。許容充電電流Ｉｌｉｍ（ｔ）は、１サイクル前に算出された許容充電電流Ｉｌｉｍ（ｔ−１）に基づいて算出されるが、初回のみ予め定められた許容充電電流Ｉｌｉｍ（０）に基づいて算出される。許容充電電流Ｉｌｉｍ（０）は、充放電履歴の影響がない状態からバッテリ１０を充電した場合に、単位時間以内に金属リチウムが析出しない最大電流として求められる。ＥＣＵ１００は、算出された許容充電電流に従って入力許可電力を算出する。
The
ここでは、まず、許容充電電流を算出するための数式を説明し、その後、入力許可電力を算出するための数式を説明する。 Here, first, a mathematical formula for calculating the allowable charging current will be described, and then a mathematical formula for calculating the input permitted power will be described.
ＥＣＵ１００は、以下に示す式（１）（２）（１’）（２’）を用いて許容充電電流Ｉｌｉｍ（ｔ）（以下、「Ｉｌｉｍ［Ｔ］」、「Ｉｌｉｍ［ｔ］」とも称する。）を算出する。充放電履歴がない場合（初回）、バッテリ１０の充電中における許容充電電流は、以下の式（１）に従って算出される。すなわち、ＥＣＵ１００は、充放電履歴がない状態における許容充電電流Ｉｌｉｍ（０）から、充電継続による減少量Ｆ、及び、放置による回復量Ｇを減算することによって、充放電履歴がない場合のバッテリ１０の充電中における許容充電電流を算出する。
The
上記式（１）において、Ｉｌｉｍ［Ｔ］は、Ｉｌｉｍ［０］以上であり、かつ、０未満である。右辺の第１項（Ｉｌｉｍ［０］）は、充放電履歴がない状態からバッテリ１０を充電した場合に、単位時間以内に金属リチウムが析出しない最大電流値を示す。右辺の第２項（減少量Ｆの積分項）は、充放電履歴がない状態から時間Ｔまで充電が継続された場合における許容充電電流の減少量を示す項である。右辺の第３項（回復量Ｇの積分項）は、バッテリ１０が放置される（充放電されない）ことによる回復量を示す項である。
In the above formula (1), Ilim [T] is equal to or greater than Illim [0] and less than 0. The first term ( Ilim [0]) on the right side indicates the maximum current value at which metallic lithium does not precipitate within a unit time when the
また、充放電履歴がある場合、バッテリ１０の充電中における許容充電電流は、以下の式（２）に従って算出される。
Further, when there is a charge / discharge history, the allowable charging current during charging of the
上記式（１）（２）において、Ｉｌｉｍ［Ｔ］及びＩｌｉｍ［ｔ］は、それぞれ時間Ｔ，ｔにおける許容充電電流を示す。ＩＢ［ｔ］は、時刻ｔにおけるバッテリ１０の電流を示す。ＴＢ［ｔ］は、時刻ｔにおけるバッテリ１０の温度を示す。ＳＯＣ［ｔ］は、時刻ｔにおけるバッテリ１０のＳＯＣを示す。ｆ（）関数は、単位時間当たりの充電による許容充電電流の減少量を示す。ｈ（）関数は、負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）を上回るまで許容充電電流が減少した場合における、単位時間当たりの充電による許容充電電流の回復量を示す。γは、負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）を上回るまで許容充電電流が減少した場合における、単位時間当たりの充電による許容充電電流の回復度合いを示す係数である。ｇ（）関数は、放置による許容充電電流の回復量を示す。
In the above equations (1) and (2), Ilim [T] and Ilim [t] indicate the allowable charging currents at time T and t, respectively. IB [t] indicates the current of the
上記式（２）において、右辺第３項（回復量ｈの積分項）は、負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）を上回るまで許容充電電流が減少した場合に、必要以上に許容充電電流が減少されることを抑制するために設けられた項である。式（２）において、右辺第３項が設けられることによって、負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）を上回るまで許容充電電流が減少した場合に充電継続時間従って許容充電電流が増加する。したがって、本実施の形態によれば、負極に金属リチウムが析出する可能性が低い場合には、充電制御装置５は、車両１の充電要求になるべく応えることができる。右辺第３項には、係数γが乗算されている。
In the above equation (2), the third term on the right side (integral term of the recovery amount h) indicates that the allowable charging current decreases more than necessary when the allowable charging current decreases until the negative electrode potential exceeds the lithium reference potential (0V). It is a term provided to suppress the occurrence. In the formula (2), by providing the third term on the right side, when the allowable charging current decreases until the negative electrode potential exceeds the lithium reference potential (0V), the charging duration and therefore the allowable charging current increases. Therefore, according to the present embodiment, when the possibility that metallic lithium is deposited on the negative electrode is low, the charge control device 5 can meet the charge request of the
図４は、１サイクル前の許容充電電流とγとの関係を説明するための図である。図４を参照して、テーブル２００は、１サイクル前の許容充電電流とγとの関係を管理するデータである。テーブル２００は、記憶装置１０５に記憶されている。許容充電電流がＡ０（負極電位がリチウム基準電位（０Ｖ）を上回る許容充電電流（図３））以上である場合には、γは０（ゼロ）である。許容充電電流がＡ０未満になると、γは０（ゼロ）よりも大きい値となる。すなわち、式（２）の右辺第３項は、許容充電電流がＡ０未満になって初めて機能する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the allowable charging current one cycle before and γ. With reference to FIG. 4, the table 200 is data for managing the relationship between the allowable charging current one cycle before and γ. The table 200 is stored in the
式（２）の右辺第４項には、（Ｉｌｉｍ［０］−Ｉｌｉｍ［ｔ−１］）／Ｉｌｉｍ［０］が含まれている。この意味について次に説明する。Ｉｌｉｍ［ｔ］＝０の場合、バッテリ１０における負極活物質中のリチウム（Ｌｉ）イオンが飽和状態になっていることを示す。すなわち、Ｉｌｉｍ［０］−Ｉｌｉｍ［ｔ−１］は、負極活物質中のリチウムイオン量を示す。
The fourth term on the right side of the equation (2) includes (I lim [0] -I lim [t-1]) / I lim [0]. The meaning of this will be described below. When I lim [t] = 0, it indicates that the lithium (Li) ions in the negative electrode active material in the
図５は、（Ｉｌｉｍ［０］−Ｉｌｉｍ［ｔ−１］）／Ｉｌｉｍ［０］の式（２）における意味を説明するための図である。図５を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示す。電流ＩＢによるバッテリ１０の充電を継続することによって、許容充電電流Ｉｌｉｍは徐々に減少する。バッテリ１０の放置による許容充電電流の回復量は、負極活物質中のリチウムイオンが減少することによって得られ、その大きさはリチウムイオンの量に比例する。したがって、バッテリ１０の放置による許容充電電流の回復量は、Ｉｌｉｍ［０］とＩｌｉｍ［ｔ−１］との差に比例する。Ｉｌｉｍ［０］とＩｌｉｍ［ｔ−１］との差がＩｌｉｍ［０］で除されている理由は、Ｉｌｉｍ［０］とＩｌｉｍ［ｔ−１］との差を無次元化するためである。
FIG. 5 is a diagram for explaining the meaning of (I lim [0] -I lim [t-1]) / I lim [0] in the equation (2). With reference to FIG. 5, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current. By continuing to charge the
上記式（１）（２）においては、バッテリ１０が充電中である場合の許容充電電流が示された。以下の式（１’）（２’）は、バッテリ１０が放電中である場合の許容充電電流が示される。式（１’）は、上記式（１）のＦ（）関数の符号がマイナスからプラスに変更されたものである。式（２’）は、上記式（２）のｆ（）関数の符号がマイナスからプラスに変更され、ｈ（）関数が削除されたものである。
In the above equations (1) and (2), the allowable charging current when the
上記式（１’）において、Ｉｌｉｍ［Ｔ］は、Ｉｌｉｍ［０］以上であり、かつ、０未満である。 In the above formula (1'), Ilim [T] is equal to or greater than Illim [0] and less than 0.
上記式（１’）（２’）において、Ｆ（）関数及びｆ（）関数は、単位時間当たりの放電による許容充電電流の回復量を示す。これ以外は、上記式（１）（２）と同様であるため、説明を繰り返さない。 In the above equations (1') and (2'), the F () function and the f () function indicate the amount of recovery of the allowable charging current due to the discharge per unit time. Since this is the same as the above equations (1) and (2), the description will not be repeated.
さらに、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０が継続的に使用されるとバッテリ１０の性能が低下することを考慮し、上述の式（１）（２）（１’）（２’）より得られたＩｌｉｍ［Ｔ］及びＩｌｉｍ［ｔ］に劣化係数ηを乗算する。これにより、以下の式（３）に示される、バッテリ１０の経時劣化を考慮したＩｌｉｍ’［Ｔ］及びＩｌｉｍ’［ｔ］が求められる。
Further, in the present embodiment, the
上記式（３）において、ηは、劣化係数を示す。劣化係数ηは、たとえば、予め定められた一定値であり、記憶装置１０５に記憶されている。
In the above formula (3), η represents a deterioration coefficient. The deterioration coefficient η is, for example, a predetermined constant value and is stored in the
また、ＥＣＵ１００は、フィードバック制御の制御遅れ等によって電流ＩＢがＩｌｉｍ’（ｔ）を上回る可能性を低減しつつ、バッテリ１０の入力許可電力Ｗｉｎ（ｔ）を算出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、Ｉｌｉｍ’（ｔ）に基づいてＩｔａｇを算出し、算出されたＩｔａｇに基づいてＷｉｎ（ｔ）を算出する。すなわち、ＥＣＵ１００は、以下の式（４）に従ってＷｉｎ（ｔ）を算出する。なお、Ｉｔａｇは、たとえば、Ｉｌｉｍ’（ｔ）を所定値オフセットした値である。これにより、電流ＩＢがＩｌｉｍ’（ｔ）を上回る可能性が低減される。
Further, the
上記式（４）において、Ｗｉｎ（ｔ）は、時刻ｔにおけるバッテリ１０の入力許可電力を示す。ＳＷｉｎ（ｔ）は、予め定められたベースとなるバッテリ１０の入力許可電力を示す。ＳＷｉｎ（ｔ）は、たとえば、予め定められた、バッテリ１０の温度と入力許可電力との関係を示すマップを用いて算出される。なお、当該マップは、記憶装置１０５に記憶されている。Ｋｐはｐ項（比例項）フィードバックゲインを示し、Ｋｉはｉ項（積分項）フィードバックゲインを示す。Ｉｔａｇ１はｐ項フィードバック制御による許容充電電流の目標値を示し、Ｉｔａｇ２はｉ項フィードバック制御による許容充電電流の目標値を示す。なお、Ｉｔａｇ１（ｔ）及びＩｔａｇ２（ｔ）は、以下の式（５）に従って算出される。すなわち、Ｉｔａｇ１（ｔ）及びＩｔａｇ２（ｔ）の各々は、Ｉｌｉｍ’（ｔ）を所定値オフセットした値として求められる。
In the above formula (4), Win (t) indicates the input permitted power of the
ＥＣＵ１００が式（４）によって算出された入力許可電力に基づいてバッテリ１０の充電を制御することによって、電流ＩＢをＩｌｉｍ（ｔ）以下とし、負極において金属リチウムが析出することを抑制することが可能となる。
By controlling the charging of the
［入力許可電力の算出処理手順］
図６は、バッテリ１０の入力許可電力の算出処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、車両システムの作動中に所定サイクルで繰り返し実行される。
[Procedure for calculating input permitted power]
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for calculating the input permitted power of the
図６を参照して、ＥＣＵ１００は、電流センサ２２及び温度センサ２３の出力に従って時刻ｔにおけるバッテリ１０の電流ＩＢ（ｔ）及び温度ＴＢ（ｔ）を検知する（ステップＳ１１０）。ＥＣＵ１００は、検知された電流ＩＢ（ｔ）及び温度ＴＢ（ｔ）に従ってバッテリ１０のＳＯＣ（ｔ）を推定する（ステップＳ１１２）。
With reference to FIG. 6, the
その後、ＥＣＵ１００は、たとえば、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速に基づいて回生制御の実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。回生制御の実行中でないと判定された場合には（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、回生以外の要因でバッテリ１０が充電中であるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。
After that, the
回生制御の実行中であると判定された場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、又は、バッテリ１０が充電中であると判定された場合には（ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上述の式（１）又は式（２）に従って許容充電電流Ｉｌｉｍ（ｔ）を算出し（ステップＳ１１８）、上述の式（３）に従ってバッテリ１０の劣化考慮後の許容充電電流Ｉｌｉｍ’（ｔ）を算出する（ステップＳ１２０）。
When it is determined that the regeneration control is being executed (YES in step S114), or when it is determined that the
ステップＳ１１６において、バッテリ１０が充電中ではないと判定されると（ステップＳ１１６においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、上述の式（１’）又は式（２’）に従ってＩｌｉｍ（ｔ）を算出し（ステップＳ１２６）、上述の式（３）に従ってバッテリ１０の劣化考慮後の許容充電電流Ｉｌｉｍ’（ｔ）を算出する（ステップＳ１２８）。
If it is determined in step S116 that the
その後、ＥＣＵ１００は、上述の式（４）及び式（５）に従ってバッテリ１０の入力許可電力Ｗｉｎ（ｔ）を算出する（ステップＳ１２２）。ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の入力電力が入力許可電力Ｗｉｎ（ｔ）未満となるようにＰＣＵ３０を制御する（ステップＳ１２４）。
After that, the
以上のように、本実施の形態に従う充電制御装置５において、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０の充電継続時間に従って許容充電電流を減少させる項と、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少した場合にバッテリ１０の充電継続時間に従って許容充電電流を増加させる項とを含む数式（上述の式（２））に従って許容充電電流を算出するように構成されている。充電制御装置５によれば、負極電位がリチウム基準電位を上回るまで許容充電電流が減少した場合に許容充電電流が増加（回復）するため、負極に金属リチウムが析出する可能性が低い場合には、車両１の充電要求になるべく応えることができる。
As described above, in the charging control device 5 according to the present embodiment, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
１ 車両、５ 充電制御装置、１０ バッテリ、２０ 監視ユニット、２１ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２３ 温度センサ、３０ ＰＣＵ、４１，４２ ＭＧ、５０ エンジン、６０ 動力分割装置、７０ 駆動軸、８０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ、１０５ 記憶装置、２００ テーブル。 1 vehicle, 5 charge control device, 10 battery, 20 monitoring unit, 21 voltage sensor, 22 current sensor, 23 temperature sensor, 30 PCU, 41, 42 MG, 50 engine, 60 power splitting device, 70 drive shaft, 80 drive wheels , 100 ECU, 105 storage device, 200 tables.
Claims (1)
前記バッテリの状態を検知するように構成されたセンサと、
前記バッテリの負極に金属リチウムが析出しない最大電流として設定された許容充電電流を前記センサの検知結果に従って算出するとともに、算出された前記許容充電電流に従って前記入力許可電力を算出するように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バッテリの充電継続時間に従って前記許容充電電流を減少させる項と、前記負極電位が前記リチウム基準電位を上回るまで前記許容充電電流が減少した場合に前記バッテリの充電継続時間に従って前記許容充電電流を増加させる項とを含む数式に従って前記許容充電電流を算出するように構成されている、充電制御装置。 In the battery charge control device configured to adjust the input permitted power to the battery so that the negative electrode potential of the battery including the lithium ion secondary battery does not drop to the lithium reference potential where metallic lithium is deposited on the negative electrode. There,
A sensor configured to detect the state of the battery and
The allowable charging current set as the maximum current at which metallic lithium does not deposit on the negative electrode of the battery is calculated according to the detection result of the sensor, and the input permitted power is calculated according to the calculated allowable charging current. Equipped with a control device
The control device has a term for reducing the allowable charging current according to the charging duration of the battery, and the control device according to the charging duration of the battery when the allowable charging current decreases until the negative electrode potential exceeds the lithium reference potential. A charge control device configured to calculate the allowable charge current according to a mathematical formula that includes a term that increases the allowable charge current.
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