JP2017084636A - Battery controller - Google Patents
Battery controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017084636A JP2017084636A JP2015212530A JP2015212530A JP2017084636A JP 2017084636 A JP2017084636 A JP 2017084636A JP 2015212530 A JP2015212530 A JP 2015212530A JP 2015212530 A JP2015212530 A JP 2015212530A JP 2017084636 A JP2017084636 A JP 2017084636A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current value
- value
- battery
- input current
- lim
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、変圧器を介して回転電機に接続された二次電池の充放電を制御する電池制御装置に関する。 The present invention relates to a battery control device that controls charging / discharging of a secondary battery connected to a rotating electrical machine via a transformer.
従来から、電動車両に搭載された二次電池の充放電を制御する電池制御装置が知られている。車載の二次電池は、通常、変圧器やインバータを介して回転電機に接続されている。また、電池制御装置は、二次電池が過充電状態となることを防止するために、二次電池の電圧(電池電圧)と予め規定された入力電力制限値Winとを比較し、電池電圧が入力電力制限値Winを超えないように二次電池への充電を制御する。 Conventionally, a battery control device that controls charging / discharging of a secondary battery mounted on an electric vehicle is known. A vehicle-mounted secondary battery is usually connected to a rotating electrical machine via a transformer or an inverter. Further, the battery control device compares the voltage of the secondary battery (battery voltage) with a predetermined input power limit value Win in order to prevent the secondary battery from being overcharged. but to control the charging of the secondary battery so as not to exceed the input power limit value W in.
ところで、一部の二次電池では、特定の使用態様をとることで、その性能が低下することが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池の場合、ハイレートでの充電や高充電状態(高SOC)からの充電、長時間の充電継続、低温での充電(抵抗が高い状態での充電)等を行うと、負極表面にリチウム(Li)金属が析出し、リチウムイオン二次電池の過熱或いは性能低下を招くおそれがあった。 By the way, it is known that the performance of some secondary batteries is reduced by taking a specific usage mode. For example, in the case of a lithium ion secondary battery, when charging at a high rate, charging from a high charging state (high SOC), continuing charging for a long time, charging at a low temperature (charging in a high resistance state), etc. Lithium (Li) metal may be deposited on the negative electrode surface, leading to overheating or performance degradation of the lithium ion secondary battery.
こうしたリチウム金属の析出を防止するために、特許文献1には、二次電池の充放電の状態に応じて、リチウムイオン二次電池の許容入力電流値を増減する装置が開示されている。かかる技術によれば、二次電池の状態に即して、二次電池への許容入力電流値、ひいては、入力電力制限値Winが制限されるため、リチウム金属の析出が抑制され、ひいては、二次電池の過熱や性能低下を回避できる。
In order to prevent such precipitation of lithium metal,
ここで、二次電池の電流には、変圧器のスイッチング周期とほぼ同じ周期の脈動(いわゆるリプル電流)が生じることが知られている。通常、二次電池の電流は、所定のサンプリング間隔で電流センサにより検出され、電池制御装置は、その検出電流値に基づいて許容入力電流値等を算出している。しかし、変圧器のスイッチング間隔が、電流検出のサンプリング間隔よりも小さい場合には、上述したリプル電流を正確に検出できない。この場合、実際の電流値と検出電流値との間に、誤差が生じてしまい、許容入力電流値を適切に算出することができない。そして、結果として、リチウム金属の析出が適切に抑制できず、二次電池の性能低下を招く恐れがあった。 Here, it is known that a pulsation (so-called ripple current) having substantially the same cycle as the switching cycle of the transformer occurs in the current of the secondary battery. Usually, the current of the secondary battery is detected by a current sensor at a predetermined sampling interval, and the battery control device calculates an allowable input current value and the like based on the detected current value. However, when the transformer switching interval is smaller than the current detection sampling interval, the ripple current described above cannot be accurately detected. In this case, an error occurs between the actual current value and the detected current value, and the allowable input current value cannot be calculated appropriately. As a result, the deposition of lithium metal cannot be appropriately suppressed, and the performance of the secondary battery may be degraded.
そこで、本発明では、二次電池の性能低下をより確実に防止できる二次電池の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a secondary battery that can more reliably prevent performance degradation of the secondary battery.
本発明の二次電池の制御装置は、変圧器を介して回転電機に接続された二次電池の充放電を制御する電池制御装置であって、前記二次電池の許容入力電流値を、前記充放電の継続に起因する許容入力電流値の増減量を示す制限項と、前記二次電池の放置に起因する許容入力電流値の回復量を示す回復項と、に基づいて算出する制御部を備え、前記制御部は、少なくとも前記変圧器の変圧スイッチング周波数に応じて、少なくとも前記制限項を変化させる、ことを特徴とする。 The control device for a secondary battery of the present invention is a battery control device that controls charging / discharging of a secondary battery connected to a rotating electrical machine via a transformer, and the allowable input current value of the secondary battery A control unit that calculates based on a limit term indicating an increase / decrease amount of the allowable input current value caused by continuation of charging / discharging and a recovery term indicating a recovery amount of the allowable input current value caused by leaving the secondary battery And the control unit changes at least the limiting term according to at least a transformation switching frequency of the transformer.
本発明によれば、少なくとも制限項が、変圧スイッチング周波数に応じて変化するため、許容入力電流値にリプル電流の影響を反映させることができる。結果として、リチウム金属の析出がより確実に防止でき、二次電池の性能低下をより確実に防止できる。 According to the present invention, since at least the limiting term changes according to the transformation switching frequency, the influence of the ripple current can be reflected in the allowable input current value. As a result, precipitation of lithium metal can be prevented more reliably, and performance deterioration of the secondary battery can be more reliably prevented.
以下、本発明の実施形態である電池制御装置について図面を参照して説明する。図1は、電池制御装置が組み込まれた電池システム10の構成を示す図である。この電池システム10は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池100に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池100だけを備えている。
Hereinafter, a battery control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
組電池100は、直列に接続された複数の単電池102を有する。単電池102は、リチウムイオン二次電池である。組電池100を構成する単電池102の数は、組電池100の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。本実施例では、すべての単電池102を直列に接続して組電池100を構成しているが、組電池100は、直列接続された複数の単電池102からなる電池群を並列に接続する構成としてもよい。
The assembled
単電池102の正極は、リチウムイオンを吸蔵および放出できる材料で形成される。正極の材料としては、例えば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムを用いることができる。単電池102の負極は、リチウムイオンを吸蔵および放出できる材料で形成される。負極の材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。単電池102を充電するとき、正極は、イオンを電解液中に放出し、負極は、電解液中のイオンを吸蔵する。また、単電池102を放電するとき、正極は、電解液中のイオンを吸蔵し、負極は、イオンを電解液中に放出する。
The positive electrode of the
組電池100は、変圧器104およびインバータ106を介してモータ・ジェネレータ108に接続されている。インバータ106は、組電池100から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ108に出力する。モータ・ジェネレータ108としては、例えば、三相交流回転電機を用いることができる。モータ・ジェネレータ108は、インバータ106からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ108は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ108によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。
The assembled
また、モータ・ジェネレータ108は、車両の制動時に発生する運動エネルギやエンジン(図示せず)から供給される運動エネルギを電気エネルギ(交流電力)に変換する。インバータ106は、モータ・ジェネレータ108から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池100に出力する。変圧器104は、組電池100の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ106に出力する。モータ・ジェネレータ108が発電した場合には、インバータ106からの出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池100に出力する。かかる変圧器104は、複数のスイッチング素子を有しており、変圧のため、これら複数のスイッチング素子を所定の周波数fcでスイッチングする。なお、この変圧器104のスイッチング周波数fcは、予め決められた複数の周波数f1,f2,・・・,fnの中から択一的に選択される。
The motor /
組電池100の充放電を制御する電池制御装置は、組電池100の状態を検出するための複数のセンサと、制御部20と、を備えている。センサとしては、組電池100の電圧値を検出する電圧センサ12、組電池100の電流値IBを検出する電流センサ14、組電池100の温度TBを検出する温度センサ16を有している。電圧センサ12は、組電池100の端子間電圧(以下「電池電圧」という)を検出し、検出結果を制御部20に出力する。電流センサ14は、組電池100に流れる電流を検出し、検出結果を制御部20に出力する。なお、本実施形態では、組電池100から放電した際に流れる電流値(放電電流値)を正、組電池100に充電した際に流れる電流値(充電電流値)を負として取り扱う。
The battery control device that controls charging / discharging of the assembled
温度センサ16は、組電池100の温度(電池温度)を検出する。温度センサ16は、検出結果を制御部20に出力する。温度センサ16は、組電池100の一箇所に設けることもできるし、組電池100のうち、複数の箇所に設けることもできる。複数の検出温度を用いる場合、組電池100の温度は、複数の検出温度のうちの最小値、最大値や複数の検出温度の中央値や平均値などを適宜用いることができる。
The
制御部20は、各種演算を行うCPU22や、メモリ24等を有している。メモリ24には、制御部20が特定の処理(特に、本実施例で説明する処理)を実行するための情報、例えば、後に詳説する可変係数αや可変係数β、初期値Ilim[0]等を特定する際に参照されるマップ群等が記憶されている。
The
次に、本実施例の組電池100の充放電制御について説明する。図2は、組電池100のSOCに応じた正極電位および負極電位の変化を示す図である。単電池102を充電すると、単電池102の電圧値VBが上昇する。図2に示すように、単電池102の電圧値VBは、正極電位および負極電位の差になるため、単電池102の充電が進むと、正極電位が上昇するとともに、負極電位が低下する。ここで、負極電位が基準電位(例えば、0[V])よりも低下すると、負極の表面にリチウム金属が析出してしまうことがある。
Next, charge / discharge control of the
そこで、本実施例では、リチウム金属の析出を抑制するために、許容入力電流値Ilim[t]を設定し、単電池102(組電池100)の入力電流値(充電電流値)が許容入力電流値を超えないようにしている。許容入力電流値Ilim[t]とは、単電池102を充電するときに、許容される最大の電流値である。既述した通り、本実施形態では、充電電流値(入力電流値)を負としているため、Ilim[t]も負の値である。
Therefore, in this embodiment, in order to suppress the deposition of lithium metal, the allowable input current value I lim [t] is set, and the input current value (charging current value) of the unit cell 102 (the assembled battery 100) is the allowable input. The current value is not exceeded. The allowable input current value I lim [t] is the maximum allowable current value when charging the
許容入力電流値Ilim[t]の絶対値が上昇するときには、単電池102を充電するときの電流値の絶対値も上昇させることができ、単電池102の入力性能を向上させることができる。一方、許容入力電流値の絶対値が低下するときには、単電池102を充電するときの電流値の絶対値を上昇させることができず、単電池102の充電が制限されやすくなる。
When the absolute value of the allowable input current value I lim [t] increases, the absolute value of the current value when charging the
制御部20は、所定のサンプリング間隔で、許容入力電流値Ilim[t]を算出する。組電池100の許容入力電流値Ilim[t]は、下記の式(1)に基づいて算出される。
この式(1)において、Ilim[t]は、t回目のサンプリング時における許容入力電流値であり、Ilim[t−1]は、前回のサンプリング時における許容入力電流値である。式(1)の第2項は、組電池100の充放電に起因する許容入力電流値Ilim[t]の増減量を示す項で、以下では「制限項」と呼ぶ。また、式(1)の第3項は、組電池100の放置に起因する許容入力電流値Ilim[t]の回復量を示す項で、以下では、「回復項」と呼ぶ。
In Expression (1), I lim [t] is an allowable input current value at the time of the t-th sampling, and I lim [t−1] is an allowable input current value at the time of the previous sampling. The second term of Equation (1) is a term indicating the amount of increase / decrease in the allowable input current value I lim [t] resulting from charging / discharging of the assembled
ここで、既述した通り、充電電流値(入力電流値)は、負の値であるため、許容入力電流値Ilim[t]、Ilim[t−1]も負の値となる。したがって、許容入力電流値Ilim[t]の絶対値は、制限項(α・IB・dt)が負であれば減少し、正であれば増加する。また、制限項は、電池の電流値IBが、充電電流(負)であれば、負となり、放電電流(正)であれば、正となる。したがって、許容入力電流値Ilim[t]の絶対値は、充電時には、低下し(入力電流の制限が厳しくなり)、放電時には、増加する(入力電流の制限が緩くなる)。また、制限項のαは、電池温度TB等に応じて変化する可変係数である。従来、この可変係数αは、電池温度TBおよびSOCに応じて変化していた。本実施形態では、この可変係数αを、電池温度TBおよびSOCだけでなく、さらに、変圧器104のスイッチング周波数に応じても変化させているが、その具体的な説明は、後述する。
Here, as described above, since the charging current value (input current value) is a negative value, the allowable input current values I lim [t] and I lim [t−1] are also negative values. Therefore, the absolute value of the allowable input current value I lim [t] decreases if the limiting term (α · IB · dt) is negative, and increases if it is positive. The limiting term is negative if the battery current value IB is a charging current (negative), and positive if the battery current value IB is a discharging current (positive). Therefore, the absolute value of the allowable input current value I lim [t] decreases during charging (the input current limit becomes strict) and increases during discharge (the input current limit becomes loose). Further, α in the limiting term is a variable coefficient that changes according to the battery temperature TB or the like. Conventionally, the variable coefficient α has changed according to the battery temperature TB and SOC. In the present embodiment, the variable coefficient α is changed not only in accordance with the battery temperature TB and SOC but also in accordance with the switching frequency of the
回復項は、組電池100を放置した際に、許容入力電流値Ilimの絶対値が単位時間当たりで増加する量(回復量)を示す。この回復項において、βは、電池温度TB等に応じて変化する可変係数である。従来、この可変係数βを、電池温度TBおよびSOCに応じて変化させていた。本実施形態では、この可変係数βも、可変係数αと同様に、電池温度TBおよびSOCだけでなく、さらに、変圧器104のスイッチング周波数に応じても変化させているが、その具体的な説明は、後述する。
The recovery term indicates an amount (recovery amount) by which the absolute value of the allowable input current value I lim increases per unit time when the assembled
初期値Ilim[0]は、充放電履歴が無い状態から充電したときにおいて、単位時間内でのリチウム金属の析出を抑制できる最大の許容入力電流値である。上述の式から明らかな通り、初期値Ilim[0]と前回の許容入力電流値Ilim[t−1]との差分値ΔIlimが大きい程、回復項は大きくなる。これは、ΔIlimが大きいほど、許容入力電流値Ilimの単位時間当たりの回復量が大きいことを示している。本実施形態では、この初期値Ilim[0]も、スイッチング周波数fcに応じて、変化させているが、これについても後に詳説する。 The initial value I lim [0] is the maximum allowable input current value at which lithium metal deposition can be suppressed within a unit time when charging is performed from a state where there is no charge / discharge history. As apparent from the above formula, the recovery term increases as the difference value ΔI lim between the initial value I lim [0] and the previous allowable input current value I lim [t−1] increases. This indicates that the larger the ΔI lim is, the larger the recovery amount per unit time of the allowable input current value I lim is. In the present embodiment, the initial value I lim [0] is also changed according to the switching frequency fc, which will be described in detail later.
次に、式(1)に基づいて算出された許容入力電流値Ilim[t]を用いた組電池100の充電電力の制限制御について説明する。制御部20は、組電池100を充放電しているときや、組電池100を放置しているときに、所定の周期で許容入力電流値Ilim[t]を算出する。許容入力電流値Ilim[t]を算出した後、制御部20は、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、組電池100の入出力(充放電)を制御する。本実施例では、電力ベースの電池出力又は電池入力で組電池100の充放電(入出力)が制御され、制御部20は、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて入力電力制限値Win[t]を設定し、設定された入力電力制限値Win[t]を用いて組電池100の入力電力を制御することができる。入力電力制限値Win[t]が設定されれば、制御部20は、組電池100の入力電力が入力電力制限値Win[t]を超えないように、組電池100の入力電力を制御する。以下、入力電力制限値Win[t]の設定について説明する。
Next, limiting control of the charging power of the assembled
図3は、リチウム析出抑制制御における組電池100の電流値IBと許容入力電流値Ilim[t]との関係を示す図である。制御部20は、許容入力電流値Ilim[t]が算出できれば、次に、入力電流制限値Itag(図3において破線で図示)を算出する。入力電流制限値Itagは、入力電力制限値Win[t]を特定するための値で、許容入力電流値Ilim[t]を所定量だけ、0[A]の側にオフセットさせた値である。このオフセット量は、制御遅れ等があっても、電流値IBが許容入力電流値Ilim[t]を超えないように設けられたマージンである。このオフセット量は、組電池100の容量等に応じて、自由に設定することが出来る。組電池100の電流値IBが、この入力電流制限値Itagを超えない間(図3において時刻aまでの間)は、組電池100の入力電力の制限は行われない。一方、組電池100の電流値IBが入力電流制限値Itagを超えたとき(図3において時刻a以降)は、組電池100の入力電力の制限が開始される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the current value IB of the assembled
制御部20は、入力電流制限値Itagが算出できれば、続いて、入力電力制限値Win[t]を算出する。入力電力制限値Win[t]は、例えば、下記式(2)に基づいて算出することができる。
式中、Win[t]は、t回目のサンプリング時における入力電力制限値であり、SWin[t]は、組電池100の入力特性などを考慮して予め設定された入力電力制限値Win[t]の上限値である。また、Kp,Kiは、予め設定されたゲインを示す。Itag1,Itag2は、入力電流制限値を示し、上述した入力電流制限値Itagに相当する。上記式(2)では、入力電流制限値Itagとして、2つの入力電流制限値Itag1,Itag2を設定している。ここで、入力電流制限値Itag1,Itag2は、互いに等しくてもよいし、互いに異ならせてもよい。
In the equation, W in [t] is an input power limit value at the time of the t-th sampling, and SW in [t] is an input power limit value W set in advance in consideration of input characteristics of the assembled
入力電力制限値Win[t]が算出できれば、制御部20は、組電池100の入力電力が入力電力制限値Win[t]以下となるように、モータ・ジェネレータ108のトルク指令を調整する。
If the input power limit value W in [t] can be calculated, the
ところで、既述した通り、組電池100に入出力する電力は、変圧器104により変圧される。この変圧に際して、変圧器104は、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するが、このスイッチング動作に起因して、組電池100に流れる実電流IBrには、図4に示すように、スイッチング周期Ccと同じ周期で脈動(リプル電流)が生じる。そして、変圧器104のスイッチング周期Ccが、例えば、100ms未満等で、電流センサ14のサンプリング周期Cdよりも小さい場合、上述した演算結果に誤差が生じるおそれがあった。
By the way, as described above, the electric power input / output to / from the assembled
すなわち、これまで説明した演算で用いられる組電池100の電流値IBとしては、電流センサ14で検出された電流値、すなわち、検出電流値IBdが用いられる。一方、実際に組電池100に流れる電流値、すなわち、実電流IBrには、変圧器104のスイッチング周期Ccと同じ周期のリプル電流が生じる。このリプル電流の振幅は、スイッチング周期Ccが大きいほど(スイッチング周波数fcが小さいほど)大きくなることが知られている。
That is, as the current value IB of the assembled
電流センサ14のサンプリング周期Cdが、スイッチング周期Ccよりも大きい場合には、このリプル電流の振幅を正確に検出することができない。そして、結果として、演算で用いられる電流値IB(=IBd)と、実電流IBrとの間に誤差が生じてしまい、算出される許容入力電流値Ilim[t]の絶対値が、実電流IBrからみて大きくなる恐れがあった。この場合、許容入力電流値Ilim[t]を超えないように入力電力を制限したとしても、リチウムの析出が生じることがあった。
When the sampling period Cd of the
かかる問題を避けるために、Itagを算出する際のオフセット量(マージン量)を大きくし、入力電力の制限をより厳しくすることも考えられる。しかし、スイッチング周波数fcに関係なく、入力電力の制限を厳しくすると、必要以上に、入力電力を制限することになり、燃費の悪化等を招く。そこで、本実施形態では、許容入力電流値Ilim[t]の算出に用いる可変係数α、β、初期値Ilim[0]を、変圧器104のスイッチング周波数fcに応じて変化させている。以下、これについて、説明する。
In order to avoid such a problem, it is conceivable to increase the offset amount (margin amount) at the time of calculating I tag and to further restrict the input power. However, regardless of the switching frequency fc, if the input power is strictly limited, the input power is limited more than necessary, resulting in deterioration of fuel consumption. Therefore, in this embodiment, the variable coefficients α and β and the initial value I lim [0] used for calculating the allowable input current value I lim [t] are changed according to the switching frequency fc of the
図5は、メモリ24に記憶されている可変係数αのマップ群のイメージ図である。制御部20は、この可変係数αのマップ群を参照して、許容入力電流値Ilim[t]の算出に用いるαを特定する。可変係数αは、図5に示す通り、一般に、電池温度TBが高い程低く、SOCが高い程高くなる。本実施形態では、こうした電池温度TBおよびSOCに応じて変化する可変係数αのマップを、スイッチング周波数fc毎に用意している。すなわち、変圧器104で用いるスイッチング周波数fcは、予め設定された複数の周波数f1,f2,・・・,fnの中から択一的に選択される。可変係数αのマップは、この複数の周波数f1,f2,・・・,fnごとに用意されている。
FIG. 5 is an image diagram of a map group of the variable coefficient α stored in the
図6は、スイッチング周波数fcを横軸にとった場合の可変係数αを示すグラフである。図6に示す通り、このマップ群において、可変係数αは、スイッチング周波数fcが低いほど、高くなるように設定されている。可変係数αを、このように変化させるのは、スイッチング周波数fcが低いほど、リプル電流の振幅が大きくなるためである。リプル電流の振幅が大きければ、その分、検出電流値IBdと実電流IBrとの誤差が大きくなりやすい。そのため、本実施形態では、スイッチング周波数fcが小さく、大きな検出誤差が想定される場合には、可変係数αを大きくしている。可変係数αが大きくなれば、制限項の絶対値(すなわち、充放電に起因する電流の制限量)も、大きくなるため、許容入力電流値Ilim[t]の絶対値が小さく、すなわち、入力電流値の制限が厳しくなる。結果として、過剰な入力電流に起因するリチウムの析出を効果的に抑制できる。 FIG. 6 is a graph showing the variable coefficient α when the switching frequency fc is taken on the horizontal axis. As shown in FIG. 6, in this map group, the variable coefficient α is set to be higher as the switching frequency fc is lower. The variable coefficient α is changed in this way because the amplitude of the ripple current increases as the switching frequency fc decreases. If the amplitude of the ripple current is large, the error between the detected current value IBd and the actual current IBr tends to increase accordingly. For this reason, in the present embodiment, when the switching frequency fc is small and a large detection error is assumed, the variable coefficient α is increased. If the variable coefficient α increases, the absolute value of the limiting term (that is, the current limiting amount due to charging / discharging) also increases, so the absolute value of the allowable input current value I lim [t] is small, that is, the input The current value becomes more restrictive. As a result, lithium deposition due to an excessive input current can be effectively suppressed.
その一方で、スイッチング周波数fcが大きく、検出電流値の誤差が小さいと想定される場合には、可変係数αを小さくする。可変係数αが小さくなれば、制限項の絶対値(すなわち、充放電に起因する電流の制限量)も、小さくなるため、許容入力電流値Ilim[t]の絶対値が大きく、すなわち、入力電流値の制限が緩くなる。その結果、過剰な電力制限が防止でき、燃費の悪化を防止できる。 On the other hand, when the switching frequency fc is large and the error in the detected current value is assumed to be small, the variable coefficient α is decreased. If the variable coefficient α decreases, the absolute value of the limiting term (that is, the current limiting amount due to charging / discharging) also decreases, so the absolute value of the allowable input current value I lim [t] increases, that is, the input The current limit is relaxed. As a result, excessive power limitation can be prevented and fuel consumption can be prevented from deteriorating.
ところで、こうしたリプル電流の影響は、可変係数αだけで吸収できることが望ましいが、実際には、可変係数αだけを、スイッチング周波数fcに応じて変化させたとしても、適切な許容入力電流値Ilim[t]が算出できない場合がある。そこで、可変係数αだけでは吸収できない誤差を、吸収するために、本実施形態では、さらに、可変係数βや、初期値Ilim[0]も、スイッチング周波数fcに応じて変化させている。具体的には、メモリ24には、可変係数αのマップ群と同様に、可変係数βのマップ群や、初期値Ilim[0]のマップ群も記憶されている。可変係数αと同様に、可変係数βや初期値Ilim[0]も、電池温度TB及びSOCに応じて変化する値である。本実施形態では、この電池温度及びSOCに依存する可変係数β、初期値Ilim[0]のマップを、複数の周波数f1,f2,・・・,fnごとに用意している。
By the way, it is desirable that the influence of the ripple current can be absorbed only by the variable coefficient α, but actually, even if only the variable coefficient α is changed according to the switching frequency fc, an appropriate allowable input current value I lim is achieved. [T] may not be calculated. Therefore, in order to absorb an error that cannot be absorbed only by the variable coefficient α, in the present embodiment, the variable coefficient β and the initial value I lim [0] are also changed according to the switching frequency fc. Specifically, the
図7、図8に示すように、これらのマップ群において、可変係数β、初期値Ilim[0]は、いずれも、スイッチング周波数fcが大きいほど大きくなるように設定されている。このように可変係数αだけでなく、可変係数β、初期値Ilim[0]もスイッチング周波数fcに応じて変更することで、スイッチング周波数fcに起因するリプル電流の影響を、より適切に、許容入力電流値Ilim[t]に反映させることができる。そして、結果として、リチウム析出をより確実に防止しつつ、燃費の悪化を防止できる。 As shown in FIGS. 7 and 8, in these map groups, the variable coefficient β and the initial value I lim [0] are both set to increase as the switching frequency fc increases. As described above, not only the variable coefficient α but also the variable coefficient β and the initial value I lim [0] are changed according to the switching frequency fc, so that the influence of the ripple current caused by the switching frequency fc is more appropriately allowed. This can be reflected in the input current value I lim [t]. As a result, it is possible to prevent deterioration of fuel consumption while more reliably preventing lithium deposition.
次に、入力電力制限値Win[t]の算出の流れについて図9を参照して説明する。図9は、入力電力制限値Win[t]の算出の流れを示すフローチャートである。入力電力制限値Win[t]を算出する際、制御部20は、まず、組電池100が、放電中または充電中であるかを判断する(S10)。充電および放電のいずれも行っていない場合には、そのまま待機する。一方、充電または放電を行っている場合、制御部20は、続いて、現在の電池温度TB、電流値IB、およびSOCを取得する(S12)。次に、制御部20は、現在の変圧器104のスイッチング周波数fcを特定する(S14〜S18)。既述した通り、スイッチング周波数fcは、予め設定された複数の周波数f1,f2,・・・,fnの中から択一的に選択される。そのため、制御部20は、現在のスイッチング周波数fcと、この複数の周波数f1,f2,・・・,fnとを順番に比較していくことで、現在のスイッチング周波数fcの値を特定する。
Next, the flow of calculating the input power limit value W in [t] will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a flow of calculation of the input power limit value W in [t]. When calculating the input power limit value W in [t], the
スイッチング周波数fcの値が特定されれば、続いて、制御部20は、可変係数α,β、初期値Ilim[0]を特定するために、スイッチング周波数fcに応じたマップを選択する(S20)。そして、取得した電池温度TB、SOCを、選択されたマップに照らし合わせて、可変係数α,β、初期値Ilim[0]をそれぞれ特定する(S22)。
If the value of the switching frequency fc is specified, the
可変係数α,β、初期値Ilim[0]が特定できれば、制御部20は、上述の式(1)に、特定された可変係数α,β、初期値Ilim[0]、および、電流値IBをあてはめて、許容入力電流値Ilim[t]を算出する(S24)。算出された許容入力電流値Ilim[t]は、メモリ24に一時的に記憶され、次回の演算の際には、Ilim[t−1]として利用される。次に、制御部20は、このIlim[t]を、上述の式(2)にあてはめて、入力電力制限値Win[t]を算出する。入力電力制限値Win[t]が算出できれば、制御部20は、ステップS10に戻り、以降、同様の処理を繰り返す。
If the variable coefficients α and β and the initial value I lim [0] can be specified, the
以上の説明から明らかな通り、本実施形態によれば、変圧器104のスイッチング周波数fcに応じて、制限項(充放電に起因する許容入力電流値の増減を示す項)の可変係数αの値を変動させている。そのため、リプル電流に起因して、実電流IBrと検出電流値IBdとの間に誤差が生じていたとしても、適切な許容入力電流値Ilim[t]を設定できる。結果として、過剰な入力電力制限に起因する燃費の悪化を抑えつつ、組電池100におけるリチウムの析出を効果的に防止できる。なお、本実施形態では、スイッチング周波数fcに応じて、可変係数αだけでなく、可変係数βや、初期値Ilim[0]も、変動させている。しかし、スイッチング周波数fcに応じて、少なくとも、可変係数αが変動するのであれば、可変係数βや、初期値Ilim[0]は、スイッチング周波数fcに応じて変動しなくてもよい。
As is clear from the above description, according to the present embodiment, the value of the variable coefficient α of the limiting term (a term indicating the increase or decrease in the allowable input current value caused by charging / discharging) according to the switching frequency fc of the
10 電池システム、12 電圧センサ、14 電流センサ、16 温度センサ、20 制御部、22 CPU、24 メモリ、100 組電池、102 単電池、104 変圧器、106 インバータ、108 モータ・ジェネレータ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記二次電池の許容入力電流値を、前記充放電の継続に起因する許容入力電流値の増減量を示す制限項と、前記二次電池の放置に起因する許容入力電流値の回復量を示す回復項と、に基づいて算出する制御部を備え、
前記制御部は、少なくとも前記変圧器の変圧スイッチング周波数に応じて、少なくとも前記制限項を変化させる、
ことを特徴とする電池制御装置。 A battery control device that controls charging / discharging of a secondary battery connected to a rotating electrical machine via a transformer,
The allowable input current value of the secondary battery is a limit term indicating an increase / decrease amount of the allowable input current value due to continuation of the charge / discharge, and a recovery amount of the allowable input current value due to leaving the secondary battery left A recovery term, and a controller that calculates based on the recovery term,
The control unit changes at least the limiting term according to at least a transformation switching frequency of the transformer.
A battery control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015212530A JP2017084636A (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Battery controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015212530A JP2017084636A (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Battery controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017084636A true JP2017084636A (en) | 2017-05-18 |
Family
ID=58712216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015212530A Pending JP2017084636A (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Battery controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017084636A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110061554A (en) * | 2018-01-19 | 2019-07-26 | 丰田自动车株式会社 | Secondary battery system and have the vehicle of the system and the control method of battery |
-
2015
- 2015-10-29 JP JP2015212530A patent/JP2017084636A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110061554A (en) * | 2018-01-19 | 2019-07-26 | 丰田自动车株式会社 | Secondary battery system and have the vehicle of the system and the control method of battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9849793B2 (en) | Electrical storage system for vehicle | |
JP6822300B2 (en) | Charge rate estimation method and in-vehicle battery system | |
US8981729B2 (en) | Charging control apparatus and charging control method for battery | |
JP5772965B2 (en) | Non-aqueous secondary battery control device and control method | |
JP5009223B2 (en) | Secondary battery remaining capacity estimation method and apparatus | |
US10081268B2 (en) | Management device for secondary battery | |
US8643341B2 (en) | Battery system and automobile | |
JP2011189768A (en) | Control apparatus for hybrid vehicle | |
US20170126025A1 (en) | Power storage system and method of controlling the same | |
JP5716691B2 (en) | Battery system and charge / discharge control method for non-aqueous secondary battery | |
JP2010140762A (en) | Determination device for determining lithium ion battery state | |
WO2019230157A1 (en) | Temperature raising device for secondary battery, computer program, and method for raising temperature of secondary battery | |
JP6711221B2 (en) | Battery system | |
JP6729460B2 (en) | In-vehicle battery charge controller | |
JP5822779B2 (en) | Power storage system and charge / discharge control method thereof | |
JP5310487B2 (en) | vehicle | |
JP5803848B2 (en) | Storage device control device | |
JP2014193094A (en) | Power supply control device for vehicle | |
JP6299963B2 (en) | Secondary battery management device | |
JP2017084636A (en) | Battery controller | |
JP6699533B2 (en) | Battery system | |
CN107046306B (en) | Battery control device | |
JP7337482B2 (en) | power supply | |
JP7306795B2 (en) | battery system | |
JP2013243869A (en) | Device for controlling secondary battery |