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JP2015082914A - Protection device of battery pack to be mounted on vehicle - Google Patents

Protection device of battery pack to be mounted on vehicle Download PDF

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JP2015082914A
JP2015082914A JP2013220123A JP2013220123A JP2015082914A JP 2015082914 A JP2015082914 A JP 2015082914A JP 2013220123 A JP2013220123 A JP 2013220123A JP 2013220123 A JP2013220123 A JP 2013220123A JP 2015082914 A JP2015082914 A JP 2015082914A
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battery pack
maximum allowable
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battery
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西垣　研治
Kenji Nishigaki
研治 西垣
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Abstract

【課題】電池パックの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を高精度に推定することができる、車両に搭載される電池パックの保護装置を提供する。【解決手段】電池パック１の電池ＥＣＵ１１は、電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｂと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂを推定し（ステップＳ１１）、電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとの間の経路の消費電力Ｐを推定し（ステップＳ１２）、電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐ並びに経路の消費電力Ｐに基づいて、電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを推定し（ステップＳ１３）、推定結果を電気自動車の走行制御ＥＣＵ１１に送信する（ステップＳ１４）。【選択図】図２A battery pack protection device mounted on a vehicle capable of accurately estimating either or both of a maximum allowable input power and a maximum allowable output power of a battery pack. A battery ECU 11 of a battery pack 1 estimates a maximum allowable input power Win_b and a maximum allowable output power Wout_b of a battery module 7 (step S11), and consumes a path between the battery module 7 and connectors 8A and 8B. The power P is estimated (step S12), and the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 are based on the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery module 7 and the power consumption P of the path. Is estimated (step S13), and the estimation result is transmitted to the travel control ECU 11 of the electric vehicle (step S14). [Selection] Figure 2

Description

この発明は、車両に搭載される電池パックの保護装置に関する。   The present invention relates to a battery pack protection device mounted on a vehicle.

電気モータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）や電気モータとガソリンエンジンの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）の普及が始まっている。これらＥＶ車やＰＨＶ車には、電気モータを駆動する電力を蓄えるための充放電可能な電池パックが搭載されている。一般的な電池パックの内部には、複数の電池セルを積層して構成される電池モジュールが収容されており、電池モジュールの両極端子が電池パックの外部コネクタにそれぞれ接続されている。   The popularization of electric vehicles (EV vehicles) that run by electric motors and plug-in hybrid vehicles (PHV vehicles) that run by using electric motors and gasoline engines together has begun. These EV cars and PHV cars are equipped with chargeable / dischargeable battery packs for storing electric power for driving the electric motor. A battery module configured by laminating a plurality of battery cells is housed inside a general battery pack, and both electrode terminals of the battery module are respectively connected to external connectors of the battery pack.

通常、電池モジュールに入出力することが許容される最大電力（「最大許容入力電力」および「最大許容出力電力」）は、電池モジュールの温度やＳＯＣ等に依存して変化する。特許文献１には、電池パックにインバータを介してモータジェネレータが接続される構成の電気自動車において、電池モジュールの最大許容入力電力と最大許容出力電力を温度とＳＯＣを考慮して推定し、モータジェネレータの発電電力や消費電力がこれら最大許容入力電力と最大許容出力電力の範囲内に収まるように制御することによって、電池モジュールを保護する発明が記載されている。   Usually, the maximum power allowed to be input / output to / from the battery module (“maximum allowable input power” and “maximum allowable output power”) varies depending on the temperature of the battery module, the SOC, and the like. In Patent Document 1, in an electric vehicle having a configuration in which a motor generator is connected to a battery pack via an inverter, the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery module are estimated in consideration of temperature and SOC, and the motor generator An invention is described in which the battery module is protected by controlling so that the generated power and the consumed power are within the range of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power.

特開平１１−１８７５７７号公報JP-A-11-187777

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、充放電時において電池モジュールから外部コネクタまでの間の経路の抵抗成分によって消費される電力を考慮しておらず、電池モジュールの最大許容入力電力と最大許容出力電力がそのまま電池パックの最大許容入力電力と最大許容出力電力であると推定している。そのため、充電時には電池モジュールの保護が過剰となってしまう可能性があり、放電時には電池モジュールの保護が不十分となってしまう可能性がある。   However, the invention described in Patent Document 1 does not consider the power consumed by the resistance component of the path from the battery module to the external connector during charging / discharging, and the maximum allowable input power and the maximum allowable power of the battery module. The output power is estimated to be the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery pack as they are. Therefore, the battery module may be excessively protected during charging, and the battery module may be insufficiently protected during discharging.

この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、電池パックの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を高精度に推定することができる、車両に搭載される電池パックの保護装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and is mounted on a vehicle that can accurately estimate either or both of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of a battery pack. An object of the present invention is to provide a battery pack protection device.

上記の課題を解決するために、この発明に係る車両に搭載される電池パックの保護装置は、電池パックの内部に収容される電池モジュールの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を推定する第１許容電力推定手段と、電池モジュールと当該電池モジュールに電気的に接続されるコネクタとの間の経路の消費電力を推定する経路電力推定手段と、電池モジュールの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方並びに経路の消費電力に基づいて、電池パックの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を推定する第２許容電力推定手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a battery pack protection device mounted on a vehicle according to the present invention includes a maximum allowable input power and a maximum allowable output power of a battery module accommodated in the battery pack. First allowable power estimating means for estimating the power, path power estimating means for estimating the power consumption of the path between the battery module and the connector electrically connected to the battery module, the maximum allowable input power of the battery module, and And a second allowable power estimating means for estimating either or both of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery pack based on either or both of the maximum allowable output power and the power consumption of the path. And

好適には、第１許容電力推定手段は、電池モジュールの最大許容入力電力を推定し、第２許容電力推定手段は、電池モジュールの最大許容入力電力に経路の消費電力を加算することによって、電池パックの最大許容入力電力を推定する。   Preferably, the first allowable power estimation means estimates the maximum allowable input power of the battery module, and the second allowable power estimation means adds the power consumption of the path to the maximum allowable input power of the battery module, thereby Estimate the maximum allowable input power of the pack.

好適には、第１許容電力推定手段は、電池モジュールの最大許容出力電力を推定し、第２許容電力推定手段は、電池モジュールの最大許容出力電力から経路の消費電力を減算することによって、電池パックの最大許容出力電力を推定する。   Preferably, the first allowable power estimation means estimates the maximum allowable output power of the battery module, and the second allowable power estimation means subtracts the power consumption of the path from the maximum allowable output power of the battery module, thereby Estimate the maximum allowable output power of the pack.

経路電力推定手段は、経路の抵抗値に当該経路に流れると予想される電流値の二乗を乗算することによって、経路の消費電力を推定してもよい。   The path power estimation means may estimate the power consumption of the path by multiplying the resistance value of the path by the square of the current value expected to flow through the path.

経路電力推定手段は、経路に流れると予想される電流値として、所定の一定値を用いてもよい。   The route power estimation means may use a predetermined constant value as the current value expected to flow through the route.

経路電力推定手段は、電池パックの充電時には、当該電池パックに入力されると予想される最大電流値を経路に流れると予想される電流値として用い、電池パックの放電時には、当該電池パックから出力されると予想される最小電流値を経路に流れると予想される電流値として用いてもよい。   The path power estimation means uses the maximum current value expected to be input to the battery pack as the current value expected to flow through the path when the battery pack is charged, and outputs from the battery pack when the battery pack is discharged. The minimum current value that is expected to flow may be used as the current value that is expected to flow through the path.

車両の要求電力を取得する要求電力取得手段をさらに備え、経路電力推定手段は、電池パックの放電時には、車両の要求電力に相当する電力を電池パックが放電すると仮定した場合に電池モジュールから出力される電流値を、経路に流れると予想される電流値として用いてもよい。   The battery module further comprises a required power acquisition means for acquiring the required power of the vehicle, and the path power estimation means is output from the battery module when it is assumed that the battery pack discharges power corresponding to the required power of the vehicle when the battery pack is discharged. Current value may be used as a current value expected to flow through the path.

この発明に係る車両に搭載される電池パックの保護装置によれば、電池パックの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を高精度に推定することができる。   According to the battery pack protection device mounted on the vehicle according to the present invention, either or both of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery pack can be estimated with high accuracy.

この発明の実施の形態１に係る、電池パックの保護装置（電池ＥＣＵ）を含む電気自動車の電気系統を示す図である。It is a figure which shows the electric system of the electric vehicle containing the protection apparatus (battery ECU) of the battery pack based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る、電池ＥＣＵが行う電池パックの最大許容入力電力と最大許容出力電力の推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation process of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery pack which battery ECU performs based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る、所与のＳＯＣおよび温度における電池モジュールの最大許容入力電力と最大許容出力電力を与えるマップである。It is a map which gives the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery module at a given SOC and temperature according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態１に係る、所与の温度における電池モジュールとコネクタとの間の経路の抵抗値を与えるマップである。It is a map which gives the resistance value of the path | route between the battery module and connector in given temperature based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係る、電池パックの保護装置（電池ＥＣＵ）を含む電気自動車の電気系統を示す図である。It is a figure which shows the electric system of the electric vehicle containing the protection apparatus (battery ECU) of the battery pack based on Embodiment 2 of this invention. この実施の形態２に係る、電池ＥＣＵが行う電池パックの最大許容出力電力の推定処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing processing for estimating a maximum allowable output power of a battery pack performed by a battery ECU according to the second embodiment.

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電池パック１の保護装置（電池ＥＣＵ１１）を含む電気自動車の電気系統を図１に示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an electric system of an electric vehicle including a protection device (battery ECU 11) for battery pack 1 according to Embodiment 1 of the present invention.

図１に示されるように、電気自動車の電気系統には、直流電力を充放電可能な電池パック１と、インバータおよびコンバータとして動作可能な電力変換ユニット２と、電動機および発電機として動作可能なモータジェネレータ３とが含まれており、電力変換ユニット２とモータジェネレータ３は、走行制御ＥＣＵ４によって制御される。走行制御ＥＣＵ４は、マイクロコンピュータによって構成されており、アクセル開度センサ５やブレーキ開度センサ６等から取得される運転操作情報に基づいて電力変換ユニット２とモータジェネレータ３を制御する。   As shown in FIG. 1, an electric system of an electric vehicle includes a battery pack 1 capable of charging / discharging DC power, a power conversion unit 2 operable as an inverter and a converter, and a motor operable as an electric motor and a generator. The power conversion unit 2 and the motor generator 3 are controlled by the travel control ECU 4. The travel control ECU 4 is configured by a microcomputer, and controls the power conversion unit 2 and the motor generator 3 based on driving operation information acquired from the accelerator opening sensor 5, the brake opening sensor 6, and the like.

電気自動車の通常走行時には、電池パック１から供給される直流電力が電力変換ユニット２によって交流電力に変換され、この交流電力によってモータジェネレータ３が電動機として動作して電気自動車の図示しない車軸が駆動される。一方、電気自動車の回生走行時には、モータジェネレータ３が発電機として動作して交流電力を発電し、この交流電力が電力変換ユニット２によって直流電力に変換されて電池パック１への充電が行われる。   During normal traveling of the electric vehicle, the DC power supplied from the battery pack 1 is converted into AC power by the power conversion unit 2, and the motor generator 3 operates as an electric motor by this AC power to drive an axle (not shown) of the electric vehicle. The On the other hand, during regenerative travel of the electric vehicle, the motor generator 3 operates as a generator to generate AC power, and the AC power is converted into DC power by the power conversion unit 2 to charge the battery pack 1.

電池パック１の内部には、複数の電池セルを積層して構成される電池モジュール７が収容されている。電池モジュール７の正極は、電池パック１の表面に取り付けられたコネクタ８Ａに電気的に接続されており、電池モジュール７の負極は、モジュールスイッチ９とメインスイッチ１０を介してコネクタ８Ｂに電気的に接続されている。   A battery module 7 configured by stacking a plurality of battery cells is accommodated in the battery pack 1. The positive electrode of the battery module 7 is electrically connected to a connector 8A attached to the surface of the battery pack 1, and the negative electrode of the battery module 7 is electrically connected to the connector 8B via the module switch 9 and the main switch 10. It is connected.

また、電池パック１の内部には、電池モジュール７に入出力される電流値を積算することによって電池モジュール７のＳＯＣを算出するＳＯＣセンサ１２と、電池モジュール７の温度を測定する温度センサ１３と、電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとを接続する図中に太線で示される配線１４付近の温度を測定する温度センサ１５とが設けられており、これらのセンサによって測定された情報は電池ＥＣＵ１１に入力される。   Further, in the battery pack 1, there are an SOC sensor 12 that calculates the SOC of the battery module 7 by integrating current values input to and output from the battery module 7, and a temperature sensor 13 that measures the temperature of the battery module 7. A temperature sensor 15 for measuring the temperature in the vicinity of the wiring 14 indicated by a thick line in the figure connecting the battery module 7 and the connectors 8A and 8B is provided, and information measured by these sensors is sent to the battery ECU 11. Entered.

電池ＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータによって構成されており、第１許容電力推定手段１６と、経路電力推定手段１７と、第２許容電力推定手段１８とを備え、電池パック１の保護装置として機能する。   The battery ECU 11 is configured by a microcomputer, and includes a first allowable power estimation unit 16, a path power estimation unit 17, and a second allowable power estimation unit 18, and functions as a protection device for the battery pack 1.

第１許容電力推定手段１６は、電池モジュール７に入力することが許容される電力の最大値（最大許容入力電力：Ｗｉｎ＿ｂ）と、電池モジュール７から出力することが許容される電力の最大値（最大許容出力電力：Ｗｏｕｔ＿ｂ）とを推定する。   The first allowable power estimation means 16 is configured to output a maximum value of power allowed to be input to the battery module 7 (maximum allowable input power: Win_b) and a maximum value of power allowed to be output from the battery module 7 ( The maximum allowable output power: Wout_b) is estimated.

経路電力推定手段１７は、電池パック１の充放電時に電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとの間の経路で消費される電力、すなわち図中に太線で示される配線１４の抵抗成分によって消費される電力と、モジュールスイッチ９およびメインスイッチ１０の各抵抗成分によって消費される電力と、コネクタ８Ａ，８Ｂの接触箇所の抵抗成分によって消費される電力との合計を推定する。   The path power estimation means 17 is consumed by the power consumed by the path between the battery module 7 and the connectors 8A and 8B when the battery pack 1 is charged / discharged, that is, by the resistance component of the wiring 14 indicated by the bold line in the figure. The sum of the power, the power consumed by each resistance component of the module switch 9 and the main switch 10, and the power consumed by the resistance component at the contact portion of the connectors 8A and 8B is estimated.

第２許容電力推定手段１８は、電池パック１の充電時にコネクタ８Ａ，８Ｂに入力することが許容される電力の最大値（最大許容入力電力：Ｗｉｎ＿ｐ）と、電池パック１の放電時にコネクタ８Ａ，８Ｂから出力することが許容される電力の最大値（最大許容出力電力：Ｗｏｕｔ＿ｐ）とを推定し、推定された最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを走行制御ＥＣＵ４に送信する。   The second allowable power estimation means 18 includes a maximum value (maximum allowable input power: Win_p) of power allowed to be input to the connectors 8A and 8B when the battery pack 1 is charged, and the connectors 8A and 8B when the battery pack 1 is discharged. The maximum value of power allowed to be output from 8B (maximum allowable output power: Wout_p) is estimated, and the estimated maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p are transmitted to the travel control ECU 4.

次に、この実施の形態１に係る電池ＥＣＵ１１が行う電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐの推定処理について、図２〜図４を参照して説明する。   Next, estimation processing of the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 performed by the battery ECU 11 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

電池ＥＣＵ１１は、電気自動車の走行中に図２のフローチャートに示される処理ルーチンを所定の時間間隔で実行することによって、電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを逐次推定する。以下、この処理ルーチンにおける各ステップの詳細について、順次説明する。   The battery ECU 11 sequentially estimates the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 by executing the processing routine shown in the flowchart of FIG. 2 at predetermined time intervals while the electric vehicle is traveling. Hereinafter, details of each step in the processing routine will be sequentially described.

まず、ステップＳ１１において、電池ＥＣＵ１１の第１許容電力推定手段１６は、ＳＯＣセンサ１２によって算出される電池モジュール７のＳＯＣと、温度センサ１３によって測定される電池モジュール７の温度とから、図３に示されるようなマップに基づいて、電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｂと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂを推定する。図３のマップは、所与のＳＯＣおよび温度における電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｂと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂを与えるものであり、予め実験的に作成されて電池ＥＣＵ１１の内部メモリに記憶されている。   First, in step S11, the first allowable power estimating means 16 of the battery ECU 11 calculates the SOC of the battery module 7 calculated by the SOC sensor 12 and the temperature of the battery module 7 measured by the temperature sensor 13 from FIG. Based on the map as shown, the maximum allowable input power Win_b and the maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7 are estimated. The map of FIG. 3 gives the maximum allowable input power Win_b and the maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7 at a given SOC and temperature, and is created experimentally in advance and stored in the internal memory of the battery ECU 11. Yes.

ステップＳ１２において、電池ＥＣＵ１１の経路電力推定手段１７は、電池パック１の充放電時において電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとの間の経路で消費される電力Ｐを推定する。詳細には、経路電力推定手段１７は、温度センサ１５によって取得される配線１４付近の温度から、図４に示されるようなマップに基づいて経路の抵抗値Ｒ（配線１４の抵抗値と、モジュールスイッチ９およびメインスイッチ１０の各抵抗値と、コネクタ８Ａ，８Ｂの接触箇所の抵抗値との合計）を推定し、経路に流れると予想される電流値をＩとして、消費電力Ｐを以下の式によって推定する。   In step S12, the path power estimation means 17 of the battery ECU 11 estimates the power P consumed on the path between the battery module 7 and the connectors 8A and 8B when the battery pack 1 is charged / discharged. Specifically, the path power estimation means 17 calculates the resistance value R of the path (the resistance value of the wiring 14 and the module based on the map shown in FIG. 4 from the temperature near the wiring 14 acquired by the temperature sensor 15. (The sum of the resistance values of the switch 9 and the main switch 10 and the resistance values of the contact portions of the connectors 8A and 8B), and the current value expected to flow through the path is I, and the power consumption P is expressed by the following equation: Estimated by

Ｐ＝Ｒ×Ｉ２ P = R × I 2

なお、図４のマップは、図３のマップと同様に予め実験的に作成されて電池ＥＣＵ１１の内部メモリに記憶されている。また、上記経路に流れると予想される電流値Ｉとしては、予め実験的に決定される所定の一定値を用いてもよいし、或いは、充電時には電池パック１に入力されると予想される最大電流値を用い、放電時には電池パック１から出力されると予想される最小電流値を用いてもよい。   4 is experimentally created in advance and stored in the internal memory of the battery ECU 11 in the same manner as the map of FIG. The current value I that is expected to flow through the path may be a predetermined constant value that is experimentally determined in advance, or the maximum value that is expected to be input to the battery pack 1 during charging. A current value may be used, and a minimum current value expected to be output from the battery pack 1 during discharging may be used.

ステップＳ１３において、電池ＥＣＵ１１の第２許容電力推定手段１８は、ステップＳ１１で推定された電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｂと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂ、並びにステップＳ１２で推定された経路の消費電力Ｐに基づいて、電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを推定する。詳細には、まず電池パック１の充電時には、コネクタ８Ａ，８Ｂから入力される電力から経路の抵抗成分によって消費される電力Ｐを除いたものが電池モジュール７に入力される電力であると考えられるため、電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐを以下の式によって推定する。   In step S13, the second allowable power estimation means 18 of the battery ECU 11 determines the maximum allowable input power Win_b and the maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7 estimated in step S11, and the path power consumption P estimated in step S12. Based on the above, the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 are estimated. Specifically, when the battery pack 1 is charged, it is considered that the power inputted to the battery module 7 is obtained by removing the power P consumed by the resistance component of the path from the power inputted from the connectors 8A and 8B. Therefore, the maximum allowable input power Win_p of the battery pack 1 is estimated by the following equation.

Ｗｉｎ＿ｐ ＝ Ｗｉｎ＿ｂ ＋ Ｐ   Win_p = Win_b + P

また、電池パック１の放電時には、電池モジュール７から出力される電力から経路の抵抗成分によって消費される電力Ｐを除いたものがコネクタ８Ａ，８Ｂから出力される電力であると考えられるため、電池パック１の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを以下の式によって推定する。
Ｗｏｕｔ＿ｐ ＝ Ｗｏｕｔ＿ｂ − Ｐ When the battery pack 1 is discharged, it is considered that the power output from the connectors 8A and 8B is the power output from the battery module 7 minus the power P consumed by the resistance component of the path. The maximum allowable output power Wout_p of the pack 1 is estimated by the following equation.
Wout_p = Wout_b−P

ステップＳ１４において、電池ＥＣＵ１１は、ステップＳ１３で推定された電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを走行制御ＥＣＵ４に送信する。走行制御ＥＣＵ４は、電池パック１に入出力される電力が受信された最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐの範囲内に収まるように、電力変換ユニット２とモータジェネレータ３を制御する。   In step S14, the battery ECU 11 transmits the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 estimated in step S13 to the travel control ECU 4. The travel control ECU 4 controls the power conversion unit 2 and the motor generator 3 so that the power input / output to / from the battery pack 1 is within the range of the received maximum allowable input power Win_p and maximum allowable output power Wout_p.

以上説明したように、この実施の形態１に係る電池パック１の電池ＥＣＵ１１は、電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｂと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂを推定し、電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとの間の経路の消費電力Ｐを推定し、電池モジュール７の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐ並びに経路の消費電力Ｐに基づいて、電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを推定する。これにより、充放電時に電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとの間の経路の抵抗成分によって消費される電力Ｐを考慮することができるため、電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを高精度に推定することができる。   As described above, the battery ECU 11 of the battery pack 1 according to the first embodiment estimates the maximum allowable input power Win_b and the maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7, and determines the battery module 7 and the connectors 8A and 8B. The maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power of the battery pack 1 are estimated based on the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery module 7 and the path power consumption P. Estimate Wout_p. As a result, the power P consumed by the resistance component of the path between the battery module 7 and the connectors 8A and 8B at the time of charging / discharging can be taken into consideration, and therefore the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power of the battery pack 1 Wout_p can be estimated with high accuracy.

なお、上記の実施の形態１においては、本願発明を電気自動車の走行時における電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐと最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐの推定に適用した例を説明したが、電気自動車の停車時に図示しない充電器によって電池パック１への充電を行う際の電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐの推定に本願発明を適用することもできる。その場合には、ステップＳ１１において実施の形態１と同様に最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｂを推定し、ステップＳ１２において予め実験的に決定される所定の一定値を充電電流値Ｉとして用いて経路の消費電力Ｐを推定し、それらに基づいてステップＳ１３において電池パック１の最大許容入力電力Ｗｉｎ＿ｐを推定すればよい。   In the first embodiment, the example in which the present invention is applied to the estimation of the maximum allowable input power Win_p and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 when the electric vehicle is running has been described. The present invention can also be applied to the estimation of the maximum allowable input power Win_p of the battery pack 1 when the battery pack 1 is charged by a charger (not shown) sometimes. In this case, the maximum allowable input power Win_b is estimated in step S11 as in the first embodiment, and the power consumption of the path is determined using the predetermined constant value determined experimentally in advance as the charging current value I in step S12. P may be estimated, and based on them, the maximum allowable input power Win_p of the battery pack 1 may be estimated in step S13.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電池パック２０１の保護装置（電池ＥＣＵ２１１）を含む電気自動車の電気系統を図５に示す。この実施の形態２に係る電池ＥＣＵ２１１は、電気自動車の要求電力を走行制御ＥＣＵ２０４から取得する要求電力取得手段２１９を備えており、電気自動車の走行中に図６のフローチャートに示される処理ルーチンを所定の時間間隔で実行することによって、電池パック１の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを逐次推定する。以下、この処理ルーチンにおける各ステップの詳細について、順次説明する。 Embodiment 2. FIG.
Next, FIG. 5 shows an electric system of an electric vehicle including a protection device (battery ECU 211) for battery pack 201 according to Embodiment 2 of the present invention. The battery ECU 211 according to the second embodiment includes required power acquisition means 219 that acquires the required power of the electric vehicle from the travel control ECU 204, and performs a predetermined processing routine shown in the flowchart of FIG. 6 while the electric vehicle is traveling. The maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 is sequentially estimated by executing at the time intervals. Hereinafter, details of each step in the processing routine will be sequentially described.

まず、ステップＳ２１において、電池ＥＣＵ２１１の第１許容電力推定手段１６は、実施の形態１と同様に、ＳＯＣセンサ１２によって算出される電池モジュール７のＳＯＣと、温度センサ１３によって測定される電池モジュール７の温度とから、図３のマップに基づいて、電池モジュール７の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂを推定する。   First, in step S21, the first allowable power estimation means 16 of the battery ECU 211 performs the battery module 7 measured by the SOC of the battery module 7 calculated by the SOC sensor 12 and the temperature sensor 13, as in the first embodiment. The maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7 is estimated based on the map of FIG.

ステップＳ２２において、電池ＥＣＵ２１１の要求電力取得手段２１９は、その時点における電気自動車の要求電力を送信するように走行制御ＥＣＵ２０４に指示する。走行制御ＥＣＵ２０４は、アクセル開度センサ５やブレーキ開度センサ６等から取得される運転操作情報に基づいて、その時点における電気自動車の要求電力を算出し、電池ＥＣＵ２１１に送信する。   In step S22, the required power acquisition means 219 of the battery ECU 211 instructs the travel control ECU 204 to transmit the required power of the electric vehicle at that time. The travel control ECU 204 calculates the required power of the electric vehicle at that time based on the driving operation information acquired from the accelerator opening sensor 5, the brake opening sensor 6, etc., and transmits it to the battery ECU 211.

ステップＳ２３において、電池ＥＣＵ２１１の経路電力推定手段２１７は、電池パック２０１からの放電時に電池モジュール７とコネクタ８Ａ，８Ｂとの間の経路の抵抗成分によって消費される電力Ｐを、実施の形態１と同様に以下の式によって推定する。   In step S23, the path power estimation means 217 of the battery ECU 211 uses the power P consumed by the resistance component of the path between the battery module 7 and the connectors 8A and 8B when discharging from the battery pack 201 as in the first embodiment. Similarly, it is estimated by the following formula.

Ｐ＝Ｒ×Ｉ２ P = R × I 2

上式において、経路の抵抗値Ｒの推定方法は実施の形態１と同様である。また、経路に流れると予想される電流値Ｉは、ステップＳ２２で取得された要求電力に相当する電力を電池パック２０１が放電すると仮定した場合に電池モジュール７から出力される電流値を用いる。   In the above equation, the method for estimating the resistance value R of the path is the same as in the first embodiment. The current value I expected to flow through the path uses the current value output from the battery module 7 when it is assumed that the battery pack 201 discharges the power corresponding to the required power acquired in step S22.

ステップＳ２４において、電池ＥＣＵ２１１の第２許容電力推定手段１８は、ステップＳ２１で推定された電池モジュール７の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂ、並びにステップＳ２３で推定された経路の消費電力Ｐに基づいて、電池パック２０１の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを、実施の形態１と同様に以下の式によって推定する。   In step S24, the second allowable power estimation means 18 of the battery ECU 211 determines the battery pack based on the maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7 estimated in step S21 and the path power consumption P estimated in step S23. The maximum allowable output power Wout_p of 201 is estimated by the following equation as in the first embodiment.

Ｗｏｕｔ＿ｐ ＝ Ｗｏｕｔ＿ｂ − Ｐ   Wout_p = Wout_b−P

ステップＳ２５において、電池ＥＣＵ２１１の第２許容電力推定手段１８は、ステップＳ２４で推定された電池パック２０１の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを走行制御ＥＣＵ２０４に送信する。走行制御ＥＣＵ２０４は、電池パック２０１から出力される電力が受信された最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐ以下になるように、電力変換ユニット２とモータジェネレータ３を制御する。   In step S25, the second allowable power estimating means 18 of the battery ECU 211 transmits the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 201 estimated in step S24 to the travel control ECU 204. The travel control ECU 204 controls the power conversion unit 2 and the motor generator 3 so that the power output from the battery pack 201 is equal to or less than the received maximum allowable output power Wout_p.

以上説明したように、この実施の形態２に係る電池ＥＣＵ２１１は、電池モジュール７の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｂを推定し、走行制御ＥＣＵ２０４から取得される電気自動車の要求電力に基づいて電池モジュール７とコネクタ８Ａ，Ｂとの間の経路の消費電力Ｐを推定し、電池モジュール７の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐ並びに経路の消費電力Ｐに基づいて、電池パック１の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを推定する。これにより、各時点における電気自動車の要求電力に基づいて最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐを逐次推定することができるため、各時点における電池パック１の最大許容出力電力Ｗｏｕｔ＿ｐをよりきめ細かく高精度に推定することができる。   As described above, the battery ECU 211 according to the second embodiment estimates the maximum allowable output power Wout_b of the battery module 7, and the battery module 7 and the connector based on the required power of the electric vehicle acquired from the travel control ECU 204. The power consumption P of the path between 8A and B is estimated, and the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 is estimated based on the maximum allowable output power Wout_p of the battery module 7 and the power consumption P of the path. As a result, the maximum allowable output power Wout_p can be estimated sequentially based on the required power of the electric vehicle at each time point, so that the maximum allowable output power Wout_p of the battery pack 1 at each time point can be estimated more finely and with high accuracy. it can.

その他の実施の形態．
実施の形態１，２において電池ＥＣＵ１１，２１１が行った処理は、走行制御ＥＣＵ４，２０４が行ってもよい。その場合、電池ＥＣＵ１１，２１１は、ＳＯＣセンサ１２や温度センサ１３，１５によって測定された情報を走行制御ＥＣＵ１１，２１１に送信する。 Other embodiments.
The processing performed by battery ECUs 11 and 211 in the first and second embodiments may be performed by travel control ECUs 4 and 204. In that case, the battery ECUs 11, 211 transmit information measured by the SOC sensor 12 and the temperature sensors 13, 15 to the travel control ECUs 11, 211.

実施の形態１，２においてＳＯＣセンサ１２は、電池モジュール７を構成する複数の電池セルの電圧値によって電池モジュール７のＳＯＣを算出してもよい。例えば、複数の電池セルの閉回路電圧（ＣＣＶ）を取得し、予め実験的に作成されたＳＯＣ−ＣＣＶ特性曲線を用いてＳＯＣを算出する。   In the first and second embodiments, the SOC sensor 12 may calculate the SOC of the battery module 7 based on the voltage values of a plurality of battery cells constituting the battery module 7. For example, the closed circuit voltage (CCV) of a plurality of battery cells is acquired, and the SOC is calculated using an SOC-CCV characteristic curve created experimentally in advance.

１，２０１ 電池パック、７ 電池モジュール、８Ａ，８Ｂ コネクタ、１１，２１１ 電池ＥＣＵ（保護装置）、１６ 第１許容電力推定手段、１７，２１７ 経路電力推定手段、１８ 第２許容電力推定手段、２１９ 要求電力取得手段、Ｗｉｎ＿ｂ 電池モジュールの最大許容入力電力、Ｗｏｕｔ＿ｂ 電池モジュールの最大許容出力電力、Ｐ 経路の消費電力、Ｗｉｎ＿ｐ 電池パックの最大許容入力電力、Ｗｏｕｔ＿ｐ 電池パックの最大許容出力電力。   1,201 battery pack, 7 battery module, 8A, 8B connector, 11, 211 battery ECU (protection device), 16 first allowable power estimation means, 17, 217 path power estimation means, 18 second allowable power estimation means, 219 Required power acquisition means, maximum allowable input power of Win_b battery module, maximum allowable output power of Wout_b battery module, power consumption of P path, Win_p maximum allowable input power of battery pack, maximum allowable output power of Wout_p battery pack.

Claims (7)

車両に搭載される電池パックの保護装置であって、
前記電池パックの内部に収容される電池モジュールの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を推定する第１許容電力推定手段と、
前記電池モジュールと該電池モジュールに電気的に接続されるコネクタとの間の経路の消費電力を推定する経路電力推定手段と、
前記電池モジュールの前記最大許容入力電力および前記最大許容出力電力のいずれかまたは両方並びに前記経路の消費電力に基づいて、前記電池パックの最大許容入力電力および最大許容出力電力のいずれかまたは両方を推定する第２許容電力推定手段と
を備えることを特徴とする、電池パックの保護装置。 A battery pack protection device mounted on a vehicle,
First allowable power estimation means for estimating either or both of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery module housed in the battery pack;
Path power estimation means for estimating power consumption of a path between the battery module and a connector electrically connected to the battery module;
Estimating either or both of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery pack based on either or both of the maximum allowable input power and the maximum allowable output power of the battery module and the power consumption of the path And a second allowable power estimating means. 前記第１許容電力推定手段は、前記電池モジュールの前記最大許容入力電力を推定し、
前記第２許容電力推定手段は、前記電池モジュールの前記最大許容入力電力に前記経路の消費電力を加算することによって、前記電池パックの前記最大許容入力電力を推定することを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの保護装置。 The first allowable power estimating means estimates the maximum allowable input power of the battery module;
The second allowable power estimation means estimates the maximum allowable input power of the battery pack by adding power consumption of the path to the maximum allowable input power of the battery module. The battery pack protection device according to 1. 前記第１許容電力推定手段は、前記電池モジュールの前記最大許容出力電力を推定し、
前記第２許容電力推定手段は、前記電池モジュールの前記最大許容出力電力から前記経路の消費電力を減算することによって、前記電池パックの前記最大許容出力電力を推定することを特徴とする、請求項１または２に記載の電池パックの保護装置。 The first allowable power estimation means estimates the maximum allowable output power of the battery module,
The second allowable power estimation means estimates the maximum allowable output power of the battery pack by subtracting power consumption of the path from the maximum allowable output power of the battery module. The battery pack protection device according to 1 or 2. 前記経路電力推定手段は、前記経路の抵抗値に該経路に流れると予想される電流値の二乗を乗算することによって、前記経路の消費電力を推定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池パックの保護装置。   The path power estimation means estimates the power consumption of the path by multiplying the resistance value of the path by the square of the current value expected to flow through the path. The battery pack protection device according to any one of the above. 前記経路電力推定手段は、前記経路に流れると予想される電流値として、所定の一定値を用いることを特徴とする、請求項４に記載の電池パックの保護装置。   5. The battery pack protection device according to claim 4, wherein the path power estimation unit uses a predetermined constant value as a current value expected to flow through the path. 6. 前記経路電力推定手段は、
前記電池パックの充電時には、該電池パックに入力されると予想される最大電流値を前記経路に流れると予想される電流値として用い、
前記電池パックの放電時には、該電池パックから出力されると予想される最小電流値を前記経路に流れると予想される電流値として用いることを特徴とする、請求項４に記載の電池パックの保護装置。 The path power estimation means includes
When charging the battery pack, the maximum current value expected to be input to the battery pack is used as the current value expected to flow through the path,
5. The battery pack protection according to claim 4, wherein when discharging the battery pack, a minimum current value expected to be output from the battery pack is used as a current value expected to flow through the path. 6. apparatus. 前記車両の要求電力を取得する要求電力取得手段をさらに備え、
前記経路電力推定手段は、前記電池パックの放電時には、前記車両の要求電力に相当する電力を前記電池パックが放電すると仮定した場合に前記電池モジュールから出力される電流値を、前記経路に流れると予想される電流値として用いることを特徴とする、請求項４に記載の電池パックの保護装置。 Further comprising required power acquisition means for acquiring the required power of the vehicle,
When the battery pack is discharged, the path power estimation means flows a current value output from the battery module to the path when it is assumed that the battery pack discharges power corresponding to the required power of the vehicle. The battery pack protection device according to claim 4, wherein the battery pack protection device is used as an expected current value.
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