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JP3757602B2 - Battery temperature protection control device - Google Patents

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JP3757602B2
JP3757602B2 JP2875198A JP2875198A JP3757602B2 JP 3757602 B2 JP3757602 B2 JP 3757602B2 JP 2875198 A JP2875198 A JP 2875198A JP 2875198 A JP2875198 A JP 2875198A JP 3757602 B2 JP3757602 B2 JP 3757602B2
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JP
Japan
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battery
output
temperature
limit value
discharge
Prior art date
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正人 折口
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池を電源として搭載する機器に適応可能な電池温度保護制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車等に搭載されている電池は、モータ等の機器への電力を供給するために放電を継続させた場合、この放電に伴ってある程度発熱することが知られている。例えば、電池容量を超える過電流を放電した場合には、電池を過度に発熱させ、早期劣化を引き起こす原因となる。
【0003】
従来、このような事態を回避するため、機器の消費電力よりある程度余裕をもって大きな容量の電池を搭載する方法がとられているが、機器の大型化やコストアップという新たな問題を生じさせていた。
そこで、必要以上に大容量の電池を使用することなく、機器の大型化やコストアップを伴わずに、過度な発熱に起因した電池の早期劣化を防止することが望まれている。
【0004】
この対策方法の一つとして、電池温度をパラメータとして用いて、電池から供給可能な出力パワーを決定する方法が知られている。即ち、電池の使用上限温度に向かって出力パワーを絞り込み、上限温度を超えないように制御すればよい。
【0005】
通常、電池の耐熱上限温度は60℃程度であり、この温度を超えて使用した場合には、電池セルの著しい劣化や破損に起因して電池寿命が低下することがある。従って、従来の電池温度保護制御装置においては、図8に示すように、電池温度が例えば55℃〜60℃の間で出力制限領域(ス)を設けておき、この出力制限領域(ス)まで電池温度が上昇した場合には、電池から供給される出力パワーを低下するように制御するとともに、運転者に電池に充電が必要なことを警告するればよい。さらに、電池温度が60℃以上になった場合には、電池を使用禁止としモータの出力パワーを停止させるように制御すればよい。但し、電池温度が60℃になった時点で突然に電池出力を0%に停止するのは好ましくない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電池温度保護制御装置では、電池温度に応じて電池出力の絶対値を決定しているので、図9に示すように、電池の残存容量が十分残っている状態では、電池温度が50℃になると出力制限を行うこととなり、電池の温度上昇を抑えることができ、従来の電池温度保護制御装置でも十分である。
【0007】
しかしながら、図10に示すように、電池の残存容量があまり残っていない状態では、電池温度が50℃になっても出力制限を行なう必要がない。すなわち、そのまま電池が出力を継続しても、電池の出力を禁止する必要がある温度(60℃)に到達する前にDOD=100%となり、電池が出力できない状態となってしまい電池を保覆する必要がなくなる。
このように必要性がないときにまで出力制限を行うことは好ましいことではない。
【0008】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、電池寿命を低下させることなく、電池温度が使用上限温度を超えない範囲で最大限に電池の出力性能を利用することができる電池温度保護制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、電池の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度を求める放電深度算出手段と、この算出された放電深度に応じて、電池の出力パワーの制限を開始する温度を表す出力制限開始温度を求める出力制限開始温度算出手段と、電池温度を検出する電池温度検出手段と、この検出された電池温度の方が出力制限開始温度よりも大きい場合には、電池温度に応じて電池の出力パワーを制限するための出力制限値を求める出力制限値算出手段とを有することを要旨とする。
【0010】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、前記出力制限開始温度算出手段は、電池の放電深度に対応する出力制限開始温度を予め記録する出力制限開始温度テーブルを有することを要旨とする。
【0011】
請求項3記載の発明は、上記課題を解決するため、前記出力制限開始温度テーブルは、電池の放電深度に応じた電池の発熱特性に基づいて、放電深度に対応する出力制限開始温度を補正してなることを要旨とする。
【0012】
請求項4記載の発明は、上記課題を解決するため、電池の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度を求める放電深度算出手段と、電池温度に応じて電池の出力パワーを制限するための出力制限値を予め記録する出力制限値テーブルを複数の異なる放電深度に対応して有する出力制限値記録手段と、電池温度を検出する電池温度検出手段と、現在の放電深度に対応する出力制限値テーブルを参照して、この検出された電池温度に応じた出力制限値を求める出力制限値算出手段とを有することを要旨とする。
【0013】
請求項5記載の発明は、上記課題を解決するため、前記出力制限値記録手段の出力制限値テーブルは、電池の出力パワーの制限を開始する制限開始温度から出力パワーを停止する出力停止温度までの出力制限値を予め記録することを要旨とする。
【0014】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明によれば、電池の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度を求めておき、この算出された放電深度に応じて、電池の出力パワーの制限を開始する温度を表す出力制限開始温度を求める。ここで、電池温度の方が出力制限開始温度よりも大きい場合には、電池温度に応じて電池の出力パワーを制限するための出力制限値を求めることで、この出力制限値に基づいて、電池の出力パワーを制限するようにしているので、電池寿命を低下させることなく、電池温度が使用上限温度を超えない範囲で最大限に電池の出力性能を利用することができる。
【0015】
また、請求項2記載の本発明によれば、電池の放電深度に対応する出力制限開始温度を予め記録する出力制限開始温度テーブルを有することで、算出された放電深度に応じて出力制限開始温度テーブルを参照して出力制限開始温度を求めことができる。
【0016】
また、請求項3記載の本発明によれば、出力制限開始温度テーブルは、電池の放電深度に応じた電池の発熱特性に基づいて、放電深度に対応する出力制限開始温度を補正してなるので、電池の発熱特性に適応する出力制限開始温度に基づいて、電池の出力パワーを制限することができる。
【0017】
また、請求項4記載の本発明によれば、電池の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度を求めておく。また、電池温度に応じて電池の出力パワーを制限するための出力制限値を予め記録する出力制限値テーブルを複数の異なる放電深度に対応して用意しておく。ここで、現在の放電深度に対応する出力制限値テーブルを参照して、この検出された電池温度に応じた出力制限値を求めることで、この出力制限値に基づいて、電池の出力パワーを制限するようにしているので、電池寿命を低下させることなく、電池温度が使用上限温度を超えない範囲で最大限に電池の出力性能を利用することができる。
【0018】
また、請求項5記載の本発明によれば、出力制限値テーブルは、電池の出力パワーの制限を開始する制限開始温度から出力パワーを停止する出力停止温度までの出力制限値を予め記録することで、現在の放電深度に対応する出力制限値テーブルを参照して、この検出された電池温度に応じた出力制限値を求めることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る電池温度保護制御装置に好適な電池パワー演算装置1のシステム構成を示す図である。
【0020】
同図において、電池3には、インバータ5を介してモータ7が接続されており、電池3からの直流電流がインバータ5によって所望の三相交流電流に変換されモータ7が駆動される。
【0021】
インバータ5は、内部に複数のスイッチング素子を有し、このスイッチング素子をモータ制御部9から出力されたPWM信号に応じてON・OFF制御することで、電池3からの直流電流を三相交流電流に変換するものであり、スイッチング素子の駆動制御によりモータ7の出力トルク等の制御を行うことができる。このインバータ5には、モータ制御部9が接続されており、モータ制御部9からのPWM信号に応じてインバータ5内のスイッチング素子がON・OFF制御され、所望の三相交流電流がモータ7に供給される。モータ7は、インバータ5から供給される三相交流電流に応じて車両を駆動する。
【0022】
モータ制御部9は、運転者の操作量としてアクセル11からのアクセル開度や変速レバー13からのシフトポジションに対応するトルク指令値に応じてPWM信号を生成してPWM(パルス幅変調)制御を行う。また、モータ制御部9は、電池制御部21により設定された0〜100%の範囲で変化する出力制限値PL に応じて電池3の出力パワーを制限するようにリミッタ制御を行う。
【0023】
電流検出器15は、電池3からインバータ5に供給される直流電流Iを検出する。温度検出器17は、温度センサを有し、パワー供給時に発熱した電池3の電池温度Tを検出する。電圧検出器19は、電池3からインバータ5に供給される直流電圧Vを検出する。
【0024】
電池制御部21は、CPU、ROM、RAM(メモリ部)、タイマ等を有し、電流検出器15で検出される電池3の直流電流I、温度検出器17で検出される電池3の電池温度T、電圧検出器19で検出される電池3両端の直流電圧Vに基づいて、電池3からの出力パワーを制限するための出力制限値PL を演算してモータ制御部9に所定時間毎に設定する。
【0025】
ここで、電池3の放電特性について説明する。
電池3が満充電されたときの出力可能なパワー値Pを100%としておき、通常、例えば55℃程度から徐々に出力パワーを制限するようにしている。しかしながら、実際には、車両が走行中には、電池3が発熱するので電池温度Tが徐々に上昇し、出力可能なパワー値Pが十分にあるにも拘わらず、電池温度Tが例えば55℃を超えてしまった場合には、出力パワーは制限されることとなる。理想的には、電池3の出力パワーがなくなるまでに電池温度Tが60℃を超えない場合には、電池3からの出力パワーを制限する必要はない。
【0026】
一般に、電池3の発熱量は、電池3の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度DOD(Depth of Discharge)に依存する。例えば、満充電された電池を搭載した電気自動車が始動した後、連続運転により電池3の発熱量が大きく、電池温度Tも高くなっている場合に、放電深度DODが深く電池3に残存出力パワーが少ないときには、電池3の放電が終わるまでに電池温度が上限温度(60℃)に近づく傾向がある。
【0027】
そこで、本実施の形態では、放電深度DODと電池温度Tに応じて電池から供給される出力パワーを制限するように出力制限値PL を制御すること特徴としている。
なお、電池の放電深度DODは、周知の演算処理方法に従って演算される値である。即ち、電池3が放電しているときの直流電流Iと直流電圧Vおよび放電時間tとに基づいて積算演算を行い、満充電時から現在までに電池3から放電されている出力パワー値P(I,V,t)を求める。次に、放電深度DODは、満充電時の電池3に蓄積されている出力可能なパワー値PMAX と、出力パワー値P(I,V,t)とから
DOD={P(I,V,t)/PMAX}*100
として求める。
【0028】
本実施の形態においては、電池制御部21で放電深度DODを所定時間毎に積算演算を行って求め、RAM(メモリ部)に記憶しておくこととする。このようにして求められた放電深度DODは、満充電時に0%であり、全放電時には100%となることはいうまでもない。
【0029】
次に、図3〜図7を参照しつつ、図2に示すフローチャートを用いて、電池温度保護制御装置1に設けられた電池制御部21の動作を説明する。なお、本フローチャートに示す制御プログラムは、電池制御部21内部に設けられたROMに記憶されており、所定時間毎に処理されることとする。
【0030】
まず、ステップS10では、電池制御部21内部のRAM(メモリ部)に記憶されている現在の放電深度DODを読み出して参照する。
ここで、電池制御部21内部のROMには、放電深度DOD−出力制限開始温度TS テーブルとして、図3に示すように、放電深度DODに対応する出力制限開始温度TS テーブルが予め記憶されている。
【0031】
ステップS20では、電池制御部21内部のROMに記憶されている放電深度DOD−出力制限開始温度TS テーブルから放電深度DODに対応する出力制限開始温度TS を読み出して求める。
【0032】
次に、ステップS30では、温度検出器17で電池3の電池温度Tを検出する。次に、ステップS40では、電池温度Tと出力制限開始温度TS とを比較し、電池温度Tの方が出力制限開始温度TS よりも大きいか否かを判断する。ここで、電池温度Tの方が出力制限開始温度TS よりも大きい場合にはステップS60に進む。一方、電池温度Tの方が出力制限開始温度TS よりも小さい場合にはステップS50に進む。
【0033】
ここで、ステップS50では、電池温度Tの方が出力制限開始温度TS よりも小さいく、図4に示すように、電池温度Tは電池から供給される出力パワーに制限を加えなくても済む非制限領域(ハ)にあるので、電池制御部21は出力制限値PL を100%としモータ制御部9に設定する。
【0034】
この結果、モータ制御部9からインバータ5に出力されるPWM信号は制限を加えられずに出力される。即ち、モータ制御部9では、アクセル11からのアクセル開度と、変速レバー13からのシフトポジションに対応するトルク指令値に応じて生成されたPWM信号がそのままインバータ5に出力される。
【0035】
一方、ステップS60では、電池温度Tの方が出力制限開始温度TS よりも大きく、図4に示すように、電池温度Tは電池から供給される出力パワーに制限を加えるべき制限領域(ニ)にあるので、電池温度Tに応じた出力制限値PL を求める。
【0036】
ここで、電池制御部21内部のROMには、電池温度T−出力制限値PL テーブルとして、図4に示すように、電池温度Tに対応する出力制限値PL が予め記憶されている。ステップS60では、電池制御部21内部のROMに記憶されている電池温度T−出力制限値PL テーブルから電池温度Tに対応する出力制限値PL を読み出して求め、この出力制限値PL をモータ制御部9に設定する。
【0037】
この結果、モータ制御部9からインバータ5に出力されるPWM信号は制限を加えられて出力される。即ち、モータ制御部9では、アクセル11からのアクセル開度と、変速レバー13からのシフトポジションに対応するトルク指令値に応じて生成されたPWM信号に出力制限値PL を乗算して補正されたPWM信号がインバータ5に出力される。
【0038】
このように、電池3の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度DODを電池制御部21で求めておき、この算出された放電深度DODに応じて、電池3の出力パワーの制限を開始する出力制限開始温度TS を求める。ここで、温度検出器17で検出された電池温度の方が出力制限開始温度よりも大きい場合には、電池温度に応じて電池3の出力パワーを制限するための出力制限値PL を求めることで、この出力制限値PL に基づいて、電池3の出力パワーを制限するようにしているので、電池寿命を低下させることなく、電池温度が使用上限温度を超えない範囲で最大限に電池の出力性能を利用することができる。
【0039】
なお、本実施の形態においては、ステップS20で、放電深度DOD−出力制限開始温度TS テーブルから放電深度DODに対応する出力制限開始温度TS を求めた後に、ステップS60で、電池温度T−出力制限値PL 特性テーブルから電池温度Tに対応する出力制限値PL を求めるようにしている。しかしながら、本発明はこのような場合にのみ限定されることなく、図5に示すように、それぞれ異なる放電深度DODに対応する電池温度T−出力制限値PL テーブルを電池制御部21内部のROMに予め記憶させておき、現在の放電深度DODを指定して1つの電池温度T−出力制限値PL テーブルのみを決定した後に、電池温度Tに対応する出力制限値PL をこのテーブルから読み出して求めてもよい。この場合には、放電深度DODに対応した電池温度T−出力制限値PL テーブルを決定しているので、電池温度Tに応じて出力制限値PL の非制限領域から制限領域に至るなめらかな連続性を確保することができ、その結果、出力制限値PL が非制限領域から制限領域に切り替わる時点で発生することが予想されるモータトルクの変動による車両に加わる前後Gの変化がなく、運転性の向上に寄与することができる。
【0040】
また、電池3の発熱量QP は、図6に示すように、一般に放電深度DODの大きさに依存して変化する。さらに、発熱量QP が大きくなる程、出力制限開始温度TS を低めに設定する必要がある。この場合、発熱量QP が大きくなる程に出力制限値PL を低く設定することで発熱量QP を制限するように制御することが望まれる。即ち、電池3の発熱量QP が前回の量と同等になるよう出力制限値PL を設定ればよい。
【0041】
詳しくは、図7に示すように、放電深度DOD−出力制限開始温度TS 特性テーブルを作成しておく。放電深度DODが中間領域(ト)では、図6に示すように、最も発熱量QP が少なくなるので、図7に示すように、基準線(イ)よりも制限開始温度TS を高く設定すればよい。この結果、放電深度DODが中間領域(ト)では、発熱量QP が一定レベルに保たれているので制限開始温度を高く設定して、出力パワーを大きくすることができる。
【0042】
一方、放電深度DODが深くなる領域(チ)では、図6に示すように、発熱量QP が大きくなるので、図7に示すように、制限開始温度TS は基準線(イ)よりも低く設定すればよい。この結果、放電深度DODが深くなる領域(チ)では、発熱量QP が急激に大きくなるので制限開始温度TS を低く設定して、発熱量QP を制限することができる。なお、図7に示す基準線(イ)は、図3に示す一般的な放電深度DOD−出力制限開始温度TS 特性グラフである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電池温度保護制御装置に好適な電池パワー演算装置1のシステム構成を示す図である。
【図2】電池温度保護制御装置1に設けられた電池制御部21の動作を説明するためのフローチャートである。
【図3】放電深度DOD−出力制限開始温度TS 特性グラフを示す図である。
【図4】電池温度Tに対応する出力制限値PL の特性グラフを示す図である。
【図5】電池温度T−出力制限値PL テーブルの特性グラフを示す図である。
【図6】電池の放電深度DODと発熱量QP の特性グラフを示す図である。
【図7】放電深度DOD−出力制限開始温度TS 特性グラフを発熱量QP を用いて補正したことを示す図である。
【図8】電池温度が55℃〜60℃の間で出力制限領域を設けたことを示す図である。
【図9】電池の残存容量が十分残っている状態を示す図である。
【図10】電池の残存容量があまり残っていない状態を示す図である。
【符号の説明】
3 電池
5 インバータ
7 モータ
9 モータ制御部
15 電流検出器
17 温度検出器
19 電圧検出器
21 電池制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery temperature protection control device that can be applied to a device equipped with a secondary battery as a power source.
[0002]
[Prior art]
It is known that a battery mounted on an electric vehicle or the like generates heat to some extent along with the discharge when the discharge is continued to supply electric power to a device such as a motor. For example, when an overcurrent exceeding the battery capacity is discharged, the battery is excessively heated, causing premature deterioration.
[0003]
Conventionally, in order to avoid such a situation, a method of mounting a battery with a large capacity with some margin than the power consumption of the device has been taken, but this has caused new problems such as enlargement of the device and cost increase .
Accordingly, it is desired to prevent early deterioration of the battery due to excessive heat generation without using an unnecessarily large capacity battery and without increasing the size and cost of the device.
[0004]
As one of countermeasures, there is known a method of determining output power that can be supplied from a battery using the battery temperature as a parameter. That is, the output power may be narrowed toward the upper limit temperature for use of the battery and controlled so as not to exceed the upper limit temperature.
[0005]
Usually, the heat-resistant upper limit temperature of the battery is about 60 ° C., and when the battery is used exceeding this temperature, the battery life may be reduced due to significant deterioration or breakage of the battery cell. Therefore, in the conventional battery temperature protection control device, as shown in FIG. 8, an output restriction region (su) is provided when the battery temperature is between 55 ° C. and 60 ° C., for example, and the output restriction region (su) is reached. When the battery temperature rises, the output power supplied from the battery is controlled to decrease, and the driver may be warned that the battery needs to be charged. Furthermore, when the battery temperature becomes 60 ° C. or higher, the battery is prohibited from being used, and the output power of the motor may be stopped. However, it is not preferable to suddenly stop the battery output at 0% when the battery temperature reaches 60 ° C.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional battery temperature protection control device, the absolute value of the battery output is determined in accordance with the battery temperature. Therefore, as shown in FIG. Therefore, the output is limited, the temperature rise of the battery can be suppressed, and the conventional battery temperature protection control device is sufficient.
[0007]
However, as shown in FIG. 10, in the state where the remaining capacity of the battery does not remain so much, it is not necessary to limit the output even when the battery temperature reaches 50 ° C. That is, even if the battery continues to output as it is, DOD = 100% before reaching the temperature (60 ° C.) at which the battery output needs to be prohibited, and the battery cannot be output and covers the battery. There is no need to do it.
It is not preferable to limit the output until there is no need for it.
[0008]
The present invention has been made in view of the above, and as its purpose, the battery output performance can be utilized to the maximum extent within a range where the battery temperature does not exceed the upper limit of use temperature without reducing the battery life. The object is to provide a battery temperature protection control device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a discharge depth calculation means for obtaining a discharge depth representing the current discharge degree with respect to the output power when the battery is fully charged, and the calculated discharge depth. Accordingly, output limit start temperature calculating means for obtaining an output limit start temperature representing a temperature at which the battery output power limit is started, battery temperature detection means for detecting the battery temperature, and the detected battery temperature is output. When the temperature is higher than the limit start temperature, the gist is to include output limit value calculation means for obtaining an output limit value for limiting the output power of the battery according to the battery temperature.
[0010]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is characterized in that the output restriction start temperature calculation means has an output restriction start temperature table that records in advance the output restriction start temperature corresponding to the discharge depth of the battery. To do.
[0011]
In order to solve the above-mentioned problem, the output restriction start temperature table corrects the output restriction start temperature corresponding to the discharge depth based on the heat generation characteristic of the battery according to the battery discharge depth. The gist of this is
[0012]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is a discharge depth calculation means for obtaining a discharge depth representing a current discharge degree with respect to output power at the time of full charge of the battery, and according to the battery temperature. Output limit value recording means having an output limit value table for prerecording output limit values for limiting output power corresponding to a plurality of different discharge depths, battery temperature detection means for detecting battery temperature, and current discharge The gist of the invention is to include an output limit value calculating means for obtaining an output limit value corresponding to the detected battery temperature with reference to the output limit value table corresponding to the depth.
[0013]
In order to solve the above-mentioned problem, the output limit value table of the output limit value recording means includes a limit start temperature at which the output power of the battery is limited to an output stop temperature at which the output power is stopped. The gist is to record the output limit value in advance.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the discharge depth representing the current degree of discharge is obtained with respect to the output power when the battery is fully charged, and the output power of the battery is determined according to the calculated discharge depth. An output restriction start temperature representing a temperature at which the restriction starts is obtained. Here, when the battery temperature is larger than the output limit start temperature, the battery is determined based on the output limit value by obtaining an output limit value for limiting the output power of the battery according to the battery temperature. Therefore, the output performance of the battery can be utilized to the maximum extent that the battery temperature does not exceed the upper limit temperature of use without reducing the battery life.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, there is provided an output restriction start temperature table that records in advance the output restriction start temperature corresponding to the discharge depth of the battery, so that the output restriction start temperature according to the calculated discharge depth. The output limit start temperature can be obtained by referring to the table.
[0016]
According to the third aspect of the present invention, the output restriction start temperature table is obtained by correcting the output restriction start temperature corresponding to the discharge depth based on the heat generation characteristic of the battery according to the battery discharge depth. The output power of the battery can be limited based on the output limit start temperature adapted to the heat generation characteristics of the battery.
[0017]
According to the fourth aspect of the present invention, the depth of discharge representing the current degree of discharge is obtained with respect to the output power when the battery is fully charged. In addition, an output limit value table that records in advance an output limit value for limiting the output power of the battery according to the battery temperature is prepared corresponding to a plurality of different discharge depths. Here, by referring to the output limit value table corresponding to the current depth of discharge, the output limit value corresponding to the detected battery temperature is obtained, so that the output power of the battery is limited based on this output limit value. Therefore, the output performance of the battery can be utilized to the maximum extent within the range where the battery temperature does not exceed the use upper limit temperature without reducing the battery life.
[0018]
According to the invention of claim 5, the output limit value table records in advance the output limit value from the limit start temperature at which the output power of the battery is limited to the output stop temperature at which the output power is stopped. Thus, the output limit value corresponding to the detected battery temperature can be obtained with reference to the output limit value table corresponding to the current discharge depth.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a battery power calculation device 1 suitable for a battery temperature protection control device according to an embodiment of the present invention.
[0020]
In the figure, a motor 7 is connected to the battery 3 via an inverter 5, and a direct current from the battery 3 is converted into a desired three-phase alternating current by the inverter 5 to drive the motor 7.
[0021]
The inverter 5 has a plurality of switching elements inside, and the switching elements are ON / OFF controlled according to the PWM signal output from the motor control unit 9 to thereby convert the DC current from the battery 3 into the three-phase AC current. The output torque of the motor 7 can be controlled by driving control of the switching element. A motor control unit 9 is connected to the inverter 5, and a switching element in the inverter 5 is ON / OFF controlled in accordance with a PWM signal from the motor control unit 9, and a desired three-phase alternating current is supplied to the motor 7. Supplied. The motor 7 drives the vehicle according to the three-phase alternating current supplied from the inverter 5.
[0022]
The motor control unit 9 generates a PWM signal according to a torque command value corresponding to an accelerator opening from the accelerator 11 and a shift position from the shift lever 13 as an operation amount of the driver, and performs PWM (pulse width modulation) control. Do. Further, the motor control unit 9 performs limiter control so as to limit the output power of the battery 3 in accordance with the output limit value PL that changes in the range of 0 to 100% set by the battery control unit 21.
[0023]
The current detector 15 detects a direct current I supplied from the battery 3 to the inverter 5. The temperature detector 17 includes a temperature sensor and detects the battery temperature T of the battery 3 that generates heat during power supply. The voltage detector 19 detects the DC voltage V supplied from the battery 3 to the inverter 5.
[0024]
The battery control unit 21 includes a CPU, a ROM, a RAM (memory unit), a timer, and the like. The direct current I of the battery 3 detected by the current detector 15 and the battery temperature of the battery 3 detected by the temperature detector 17. T, based on the DC voltage V across the battery 3 detected by the voltage detector 19, an output limit value PL for limiting the output power from the battery 3 is calculated and set in the motor controller 9 at predetermined intervals. To do.
[0025]
Here, the discharge characteristics of the battery 3 will be described.
The power value P that can be output when the battery 3 is fully charged is set to 100%, and normally the output power is gradually limited from about 55 ° C., for example. However, in actuality, while the vehicle is running, the battery 3 generates heat, so that the battery temperature T gradually rises and the battery temperature T is 55 ° C., for example, even though the output power value P is sufficient. If it exceeds, the output power will be limited. Ideally, it is not necessary to limit the output power from the battery 3 when the battery temperature T does not exceed 60 ° C. before the output power of the battery 3 runs out.
[0026]
In general, the amount of heat generated by the battery 3 depends on a discharge depth DOD (Depth of Discharge) representing the current degree of discharge with respect to the output power when the battery 3 is fully charged. For example, after an electric vehicle equipped with a fully charged battery is started, when the heat generation amount of the battery 3 is large due to continuous operation and the battery temperature T is also high, the discharge depth DOD is deep and the remaining output power in the battery 3 When there is little, there exists a tendency for battery temperature to approach upper limit temperature (60 degreeC) by the end of discharge of the battery 3. FIG.
[0027]
Therefore, the present embodiment is characterized in that the output limit value PL is controlled so as to limit the output power supplied from the battery according to the discharge depth DOD and the battery temperature T.
The battery discharge depth DOD is a value calculated according to a known calculation processing method. That is, the integration calculation is performed based on the direct current I, the direct current voltage V, and the discharge time t when the battery 3 is discharged, and the output power value P ( I, V, t) is obtained. Next, the discharge depth DOD is calculated based on DOD = {P (I, V, t) from the output power value PMAX stored in the battery 3 at the time of full charge and the output power value P (I, V, t). ) / PMAX} * 100
Asking.
[0028]
In the present embodiment, the battery control unit 21 obtains the discharge depth DOD by performing integration calculation every predetermined time, and stores it in a RAM (memory unit). Needless to say, the depth of discharge DOD thus determined is 0% when fully charged and 100% when fully discharged.
[0029]
Next, the operation of the battery control unit 21 provided in the battery temperature protection control device 1 will be described using the flowchart shown in FIG. 2 with reference to FIGS. The control program shown in this flowchart is stored in a ROM provided in the battery control unit 21 and is processed every predetermined time.
[0030]
First, in step S10, the current discharge depth DOD stored in the RAM (memory unit) inside the battery control unit 21 is read and referenced.
Here, as shown in FIG. 3, an output limit start temperature TS table corresponding to the discharge depth DOD is stored in advance in the ROM inside the battery control unit 21 as a discharge depth DOD-output limit start temperature TS table. .
[0031]
In step S20, the output limit start temperature TS corresponding to the discharge depth DOD is read out and obtained from the discharge depth DOD-output limit start temperature TS table stored in the ROM inside the battery control unit 21.
[0032]
Next, in step S <b> 30, the temperature detector 17 detects the battery temperature T of the battery 3. Next, in step S40, the battery temperature T is compared with the output restriction start temperature TS, and it is determined whether or not the battery temperature T is higher than the output restriction start temperature TS. If the battery temperature T is higher than the output limit start temperature TS, the process proceeds to step S60. On the other hand, if the battery temperature T is lower than the output restriction start temperature TS, the process proceeds to step S50.
[0033]
Here, in step S50, the battery temperature T is smaller than the output restriction start temperature TS, and as shown in FIG. 4, the battery temperature T does not need to limit the output power supplied from the battery. Since it is in the limit region (c), the battery control unit 21 sets the output limit value PL to 100% and sets it in the motor control unit 9.
[0034]
As a result, the PWM signal output from the motor control unit 9 to the inverter 5 is output without being restricted. That is, the motor control unit 9 outputs the PWM signal generated according to the accelerator opening from the accelerator 11 and the torque command value corresponding to the shift position from the shift lever 13 to the inverter 5 as it is.
[0035]
On the other hand, in step S60, the battery temperature T is larger than the output restriction start temperature TS, and as shown in FIG. 4, the battery temperature T falls within a restricted region (d) where the output power supplied from the battery should be restricted. Therefore, the output limit value PL corresponding to the battery temperature T is obtained.
[0036]
Here, as shown in FIG. 4, the output limit value PL corresponding to the battery temperature T is stored in advance in the ROM inside the battery control unit 21 as a battery temperature T-output limit value PL table. In step S60, the output limit value PL corresponding to the battery temperature T is read out from the battery temperature T-output limit value PL table stored in the ROM inside the battery control unit 21, and the output limit value PL is obtained. Set to 9.
[0037]
As a result, the PWM signal output from the motor control unit 9 to the inverter 5 is output with limitation. That is, in the motor control unit 9, the PWM signal generated according to the accelerator opening from the accelerator 11 and the torque command value corresponding to the shift position from the shift lever 13 is multiplied by the output limit value PL and corrected. The PWM signal is output to the inverter 5.
[0038]
As described above, the battery control unit 21 obtains the discharge depth DOD representing the current discharge degree with respect to the output power when the battery 3 is fully charged, and according to the calculated discharge depth DOD, An output restriction start temperature TS for starting output power restriction is obtained. Here, when the battery temperature detected by the temperature detector 17 is larger than the output restriction start temperature, an output limit value PL for limiting the output power of the battery 3 according to the battery temperature is obtained. Since the output power of the battery 3 is limited based on the output limit value PL, the battery output performance is maximized within the range where the battery temperature does not exceed the upper limit temperature of use without reducing the battery life. Can be used.
[0039]
In the present embodiment, after obtaining the output restriction start temperature TS corresponding to the discharge depth DOD from the discharge depth DOD-output restriction start temperature TS table in step S20, the battery temperature T-output restriction is obtained in step S60. The output limit value PL corresponding to the battery temperature T is obtained from the value PL characteristic table. However, the present invention is not limited to such a case. As shown in FIG. 5, the battery temperature T-output limit value PL table corresponding to each different discharge depth DOD is stored in the ROM inside the battery control unit 21. After storing in advance and specifying the current discharge depth DOD to determine only one battery temperature T-output limit value PL table, the output limit value PL corresponding to the battery temperature T is read from this table and obtained. Also good. In this case, since the battery temperature T-output limit value PL table corresponding to the discharge depth DOD is determined, smooth continuity from the non-limit region to the limit region of the output limit value PL according to the battery temperature T. As a result, there is no change in the front and rear G applied to the vehicle due to the fluctuation of the motor torque that is expected to occur when the output limit value PL is switched from the non-limit region to the limit region. It can contribute to improvement.
[0040]
Further, the calorific value QP of the battery 3 generally varies depending on the depth of discharge DOD as shown in FIG. Further, the output restriction start temperature TS needs to be set lower as the heat generation amount QP increases. In this case, it is desired to control so as to limit the heat generation amount QP by setting the output limit value PL to be lower as the heat generation amount QP becomes larger. That is, the output limit value PL may be set so that the heat generation amount QP of the battery 3 is equal to the previous amount.
[0041]
Specifically, as shown in FIG. 7, a discharge depth DOD-output restriction start temperature TS characteristic table is created. When the depth of discharge DOD is in the middle region (G), as shown in FIG. 6, the amount of heat generation QP is the smallest, so as shown in FIG. 7, if the limit start temperature TS is set higher than the reference line (A). Good. As a result, when the discharge depth DOD is in the intermediate region (G), the heat generation amount QP is maintained at a constant level, so that the limit start temperature can be set high and the output power can be increased.
[0042]
On the other hand, in the region (h) where the discharge depth DOD is deeper, as shown in FIG. 6, the calorific value QP becomes larger. do it. As a result, in the region (h) where the depth of discharge DOD is deep, the heat generation amount QP increases rapidly, so the restriction start temperature TS can be set low to limit the heat generation amount QP. The reference line (A) shown in FIG. 7 is a general discharge depth DOD-output limit start temperature TS characteristic graph shown in FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a battery power calculation device 1 suitable for a battery temperature protection control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of a battery control unit 21 provided in the battery temperature protection control device 1;
FIG. 3 is a graph showing a discharge depth DOD-output limit start temperature TS characteristic graph;
FIG. 4 is a graph showing a characteristic graph of output limit value PL corresponding to battery temperature T;
FIG. 5 is a graph showing a characteristic graph of a battery temperature T-output limit value PL table.
FIG. 6 is a graph showing a characteristic graph of a discharge depth DOD and a calorific value QP of a battery.
FIG. 7 is a diagram showing that a discharge depth DOD-output restriction start temperature TS characteristic graph is corrected using a calorific value QP.
FIG. 8 is a diagram showing that an output restriction region is provided when the battery temperature is between 55 ° C. and 60 ° C.
FIG. 9 is a diagram showing a state in which a sufficient remaining capacity of the battery remains.
FIG. 10 is a diagram showing a state where the remaining capacity of the battery does not remain much.
[Explanation of symbols]
3 Battery 5 Inverter 7 Motor 9 Motor controller 15 Current detector 17 Temperature detector 19 Voltage detector 21 Battery controller

Claims (5)

電池の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度を求める放電深度算出手段と、
この算出された放電深度に応じて、電池の出力パワーの制限を開始する温度を表す出力制限開始温度を求める出力制限開始温度算出手段と、
電池温度を検出する電池温度検出手段と、
この検出された電池温度の方が出力制限開始温度よりも大きい場合には、電池温度に応じて電池の出力パワーを制限するための出力制限値を求める出力制限値算出手段とを有することを特徴とする電池温度保護制御装置。
A discharge depth calculation means for obtaining a discharge depth representing the current discharge degree with respect to the output power when the battery is fully charged,
According to the calculated depth of discharge, output limit start temperature calculating means for obtaining an output limit start temperature representing a temperature at which the limit of the output power of the battery starts, and
Battery temperature detecting means for detecting the battery temperature;
When the detected battery temperature is higher than the output restriction start temperature, the battery has an output limit value calculation means for obtaining an output limit value for limiting the output power of the battery according to the battery temperature. Battery temperature protection control device.
前記出力制限開始温度算出手段は、
電池の放電深度に対応する出力制限開始温度を予め記録する出力制限開始温度テーブルを有することを特徴とする請求項1記載の電池温度保護制御装置。
The output restriction start temperature calculating means includes
2. The battery temperature protection control device according to claim 1, further comprising an output limit start temperature table that records in advance an output limit start temperature corresponding to the depth of discharge of the battery.
前記出力制限開始温度テーブルは、
電池の放電深度に応じた電池の発熱特性に基づいて、放電深度に対応する出力制限開始温度を補正してなることを特徴とする請求項2記載の電池温度保護制御装置。
The output limit start temperature table is:
3. The battery temperature protection control device according to claim 2, wherein an output restriction start temperature corresponding to the depth of discharge is corrected based on a heat generation characteristic of the battery corresponding to the depth of discharge of the battery.
電池の満充電時の出力パワーに対して、現在の放電度合いを表す放電深度を求める放電深度算出手段と、
電池温度に応じて電池の出力パワーを制限するための出力制限値を予め記録する出力制限値テーブルを複数の異なる放電深度に対応して有する出力制限値記録手段と、
電池温度を検出する電池温度検出手段と、
現在の放電深度に対応する出力制限値テーブルを参照して、この検出された電池温度に応じた出力制限値を求める出力制限値算出手段とを有することを特徴とする電池温度保護制御装置。
A discharge depth calculation means for obtaining a discharge depth representing the current discharge degree with respect to the output power when the battery is fully charged,
An output limit value recording means having an output limit value table for previously recording an output limit value for limiting the output power of the battery according to the battery temperature, corresponding to a plurality of different discharge depths;
Battery temperature detecting means for detecting the battery temperature;
A battery temperature protection control device comprising: an output limit value calculating means for obtaining an output limit value corresponding to the detected battery temperature with reference to an output limit value table corresponding to a current discharge depth.
前記出力制限値記録手段の出力制限値テーブルは、
電池の出力パワーの制限を開始する制限開始温度から出力パワーを停止する出力停止温度までの出力制限値を予め記録することを特徴とする請求項4記載の電池温度保護制御装置。
The output limit value table of the output limit value recording means is:
5. The battery temperature protection control device according to claim 4, wherein an output limit value from a limit start temperature at which the output power of the battery is started to an output stop temperature at which the output power is stopped is recorded in advance.
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