JP3783391B2

JP3783391B2 - Secondary battery device

Info

Publication number: JP3783391B2
Application number: JP4383298A
Authority: JP
Inventors: 義人中家; 敏宏勝田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: JPH11252808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池装置に関し、特に、二次電池の冷却装置に異常が発生した場合の充放電制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低公害の観点から電気自動車が注目されている。電気自動車には、充電および放電の可能な二次電池（以下、バッテリ）が搭載されており、バッテリに充電された電力が電気モータに供給される。そして、モータの出力が車輪に伝えられ、車両が走行する。放電によりバッテリの蓄電量が少なくなると、充電装置を用いてバッテリが充電される。また、車両の減速時には回生制動が行われ、回生制動により発電された電力はバッテリに充電される。
【０００３】
また、電気自動車の一種であるハイブリッド自動車がすでに実用化されている。ハイブリッド自動車は、典型的には、電気モータ、発電機および内燃機関を搭載している。バッテリの蓄電電力を用いて電気モータが駆動され、車両が走行する。高出力が要求されるときは、内燃機関と電気モータの両方の出力により車両が走行する。また、内燃機関の出力により発電機が駆動され、発電された電力がバッテリに充電される。回生制動により発電された電力もバッテリに充電される。なお、電気モータ、発電機および内燃機関の使い分けは、ハイブリッドシステムのタイプによって異なる。回転機を電気モータおよび発電機に兼用することもできる。
【０００４】
バッテリの充放電は、コンピュータ制御装置に管理されている。制御装置は、バッテリの状態を検出し、検出結果に基づいて充放電電力を制御することにより、バッテリを適切な状態に保つ。例えば、特開平７−６７２０９号公報に記載された電気自動車では、バッテリの電解液の温度が検出され、この温度に基づいて充電電圧が制御される。
【０００５】
また、電気自動車には、バッテリ冷却装置が設けられている。バッテリは充放電に伴って発熱する。この発熱による温度上昇を抑え、適切な温度でバッテリを使用することにより、バッテリの性能を維持し、寿命を確保できる。この温度調整のために、バッテリ冷却装置が設けられている。冷却装置としては、冷却ファンが周知である。冷却ファンは、例えば、バッテリを収納するバッテリケースに備え付けられる。バッテリ温度に応じて冷却ファンがオンオフされる。バッテリ温度が高くなると、冷却ファンが作動し、冷却風がバッテリに吹き付けられ、また、ケース内から高温の空気が排出される。バッテリ温度が下がれば、冷却ファンが停止する。これによりバッテリ温度が調整される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この冷却装置に異常が発生することがあり得る。断線等の原因により冷却ファンが作動不能になると、冷却能力が低下する。また、冷却ファンの制御に支障があり、冷却ファンが勝手に作動し続けるという事態が発生すると、冷却能力が予想より増加してしまう。
【０００７】
従来は、このような冷却装置の異常を考慮した充放電制御は行われていない。異常状態では、冷却能力が変化しているにもかかわらず、正常状態と同様の制御が行われる。すなわち、冷却装置が正常に作動しているという前提に基づいた充放電制御が、異常状態下でも同様に行われる。その結果、バッテリ温度が過度に上昇または低下し、充放電を停止しなければならなくなる可能性があった。充放電が停止すると、電気自動車は走行不能になり、ハイブリッド自動車は、内燃機関の出力しか使えなくなる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却装置に異常が発生した場合でも、バッテリを適切な状態に維持することが可能な二次電池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】
上記目的を達成するため、本発明は、二次電池と、前記二次電池の充放電電力を制御する充放電制御手段と、前記二次電池を冷却する冷却手段と、を含む二次電池装置において、前記冷却手段の異常である冷却異常を検出する冷却異常検出手段を含み、前記充放電制御手段は、前記冷却異常が発生した場合に、冷却異常状態と冷却正常状態との冷却能力差に応じて充放電電力を変更することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様の二次電池装置において、前記充放電制御手段は、前記二次電池の状態に応じて充放電電力の上限値を設定する上限値設定手段を含み、前記冷却異常が発生した場合には、前記充放電電力の変更として、冷却正常状態の充放電電力上限値を冷却異常状態の充放電電力上限値へ変更する。好ましくは、前記冷却異常検出手段は、複数種類の冷却異常を判別して検出し、前記充放電制御手段は、冷却異常の種類に応じて前記充放電電力の上限値を決定する。
【００１１】
上記の本発明によれば、冷却異常、すなわち冷却手段の異常の発生が検出される。冷却異常が発生すると冷却能力が変化する。そこで、正常状態と異常状態の冷却能力差に応じて充放電電力が変更される。これにより、冷却能力の変化およびそれに伴う温度変化を見込んだ充放電制御が行われ、現状の冷却能力に適した充放電電力が生じる。したがって、バッテリの温度が適切な温度範囲内に維持され、充放電を停止しないでバッテリの使用を継続することが可能となる。
【００１２】
図１は、電気自動車のバッテリ装置に本発明を適用した場合における充放電電力制御の一例を示している。図中のラインは、充放電電力の上限値の設定を示している。充放電電力は、上限値ラインを越えないように制御される。
【００１３】
ラインｓ（実線）は、冷却手段が正常なときの充放電電力である。バッテリ温度は、冷却手段の冷却作用を受けつつ、外気温やバッテリ使用条件、車両走行条件などの要因に応じて変化する。バッテリ保護のため、高温領域および低温領域では充放電電力が落とされる。ラインｄ１（一点鎖線）は、冷却異常（冷却能力低下）が発生したときの好適な充放電電力であり、ラインｄ２（点線）は、冷却異常（冷却能力増加）が発生したときの好適な充放電電力である。このように、本発明では、冷却異常が発生すると充放電電力が変更される。そして、冷却異常の種類に応じて充放電電力は異なって設定される。
【００１４】
ここで、冷却能力が低下する異常は、例えば冷却不能である。走行中などに冷却不能になると、バッテリ温度が上昇してしまう。しかし、本発明によれば、図示のように、上限値ラインｄ１が、冷却正常状態のラインｓから低温側にシフトされている。このシフトにより、バッテリ温度が過度に高くなる前に充放電電力が落とされ、バッテリの発熱も抑えられる。このような高温領域の充放電電力変更により、バッテリの過熱と、過熱による劣化を確実に回避できるので、バッテリの使用を継続できる。このとき、電気自動車は、図１のラインｄ１に従ってモータ出力を落とした状態ではあるが、高温状態のバッテリを、劣化させることなく使用し続けて、サービスセンタ等の適切な場所まで移動できる。ハイブリッド自動車の場合には、内燃機関とともにモータおよび発電機を使用して移動できる。
【００１５】
一方、冷却能力が増加する異常は、例えば、冷却手段が勝手に作動してしまうような故障である。例えば外気温が低い中で車両を始動するような場合には、冷却手段を止めてバッテリ温度を適当な温度まで速やかに上昇させたい。このとき、異常発生により冷却手段が作動すると、バッテリ温度が低いままである。しかし、本発明によれば、図示のように、上限値ラインｄ２は、冷却正常状態のラインｓから高温側にシフトされている。このシフトにより、バッテリ温度が過度に低くなる前に充放電電力が落とされ、低温領域での無理なバッテリの使用が抑制される。このような低温領域の充放電電力変更により、バッテリの過冷却と、それによる劣化を確実に回避できるので、バッテリの使用を継続できる。このときも、電気自動車は、図１の上限値ラインｄ２に従ってモータ出力を落とした状態ではあるが、低温状態のバッテリを、劣化させることなく使用し続けて、走行することができる。
【００１６】
このように、複数種類の冷却異常を判別して検出し、冷却異常の種類に応じて充放電電力を決定することにより、バッテリを確実に適当な状態に保つことができる。
【００１７】
以上に説明したように、本発明によれば、冷却手段の異常が発生した場合でも、バッテリの状態を適切に維持することができ、バッテリを継続して使用することが可能となる。本発明が電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）に適用された場合には、充放電を停止せずにすみ、モータ出力を利用した車両走行を続行可能となる、という利点が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
【００１９】
［全体構成］
図２には、本発明の二次電池装置が搭載されたハイブリッド自動車のパワープラントの概略図が示されている。エンジン１０の出力軸１２には、ねじれダンパ１４を介して遊星ギア機構１６のプラネタリギア１８を支持するプラネタリキャリア２０が接続されている。遊星ギア機構１６のサンギア２２とリングギア２４は、それぞれ第１モータジェネレータ２６と第２モータジェネレータ２８のロータ３０，３２に接続されている。第１および第２モータジェネレータ２６，２８は、三相交流発電機または三相交流電動機として機能する。リングギア２４には、さらに動力取り出しギア３４が接続されている。動力取り出しギア３４は、チェーン３６、ギア列３８を介してディファレンシャルギア４０と接続されている。ディファレンシャルギア４０の出力側には、先端に図示しない駆動輪が結合されたドライブシャフト４２が接続されている。以上の構造によって、エンジン１０または第１および第２のモータジェネレータ２６，２８の出力が駆動輪に伝達され、車両を駆動する。
【００２０】
エンジン１０は、アクセルペダル４４の操作量や、冷却水温、吸気管負圧などの環境条件、さらに第１および第２モータジェネレータ２６，２８の運転状態に基づきエンジンＥＣＵ４６によりその出力、回転数などが制御される。また、第１および第２モータジェネレータ２６，２８は、制御装置４８により制御が行われる。制御装置４８は、二つのモータジェネレータ２６，２８に電力を供給し、またこれらからの電力を受け入れるバッテリ（二次電池）５０を含んでいる。バッテリ５０と第１および第２モータジェネレータ２６，２８との電力のやりとりは、それぞれ第１および第２インバータ５２，５４を介して行われる。二つのインバータ５２，５４の制御は、制御ＣＰＵ５６が行い、この制御は、エンジンＥＣＵ４６からのエンジン１０の運転状態の情報、アクセルペダル４４の操作量、ブレーキペダル５８の操作量、シフトレバー６０で定められるシフトレンジ、電池の蓄電状態、さらに遊星ギア機構１６のサンギアの回転角θｓ、プラネタリキャリアの回転角θｃ、リングギアの回転角θｒなどに基づき、行われる。また、前記遊星ギア機構１６の三要素の回転角は、それぞれプラネタリキャリアレゾルバ６２、サンギアレゾルバ６４およびリングギアレゾルバ６６により検出される。バッテリ５０に蓄えられた電力、すなわち蓄電量は電池ＥＣＵ６８により算出される。制御ＣＰＵ５６は、前述の諸条件や第１および第２モータジェネレータ２６，２８のｕ相、ｖ相の電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２さらには電池または他方のインバータから供給される、または供給する電流Ｌ１，Ｌ２などに基づき第１および第２インバータ５２，５４のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６を制御する。
【００２１】
遊星ギア機構１６の、サンギアの回転数Ｎｓ、プラネタリキャリアの回転数Ｎｃおよびリングギアの回転数Ｎｒは、サンギアとリングギアのギア比をρとすれば、
【数１】
Ｎｓ＝Ｎｒ−（Ｎｒ−Ｎｃ）（１＋ρ）／ρ ・・・（１）
で示される関係がある。すなわち、三つの回転数Ｎｓ，Ｎｃ，Ｎｒの二つが定まれば、もう一つの回転数が決定する。リングギアの回転数Ｎｒは、車両の速度で決定するので、プラネタリキャリアの回転数Ｎｃすなわちエンジン回転数と、サンギアの回転数Ｎｓすなわち第１モータジェネレータ回転数の一方の回転数が決定されれば、他方が決定される。そして、第１および第２モータジェネレータ２６，２８の界磁電流をその時の回転数に応じて制御して、これらのモータジェネレータを発電機として作用させるか、電動機として作用させるかを決定する。二つのモータジェネレータ２６，２８が、全体として電力を消費している場合はバッテリ５０から電力が持ち出され、全体として発電している場合はバッテリ５０に充電が行われる。たとえば、バッテリ５０の蓄電量が少なくなっていることが電池ＥＣＵ６８により検出された場合、エンジン１０の発生するトルクの一部により二つのモータジェネレータ２６，２８の一方または双方により発電を行い、バッテリ５０への充電を行う。また、バッテリ５０の蓄電量が多くなった場合、エンジン１０の出力を抑え気味にして、第２モータジェネレータ２８を電動機として作用させ、これの発生するトルクを車両走行用に用いるように制御する。また、制動時においては、二つのモータジェネレータ２６，２８の一方または双方を発電機として動作させ、発生した電力をバッテリ５０に充電する。
【００２２】
自動車の制動は、いつ行われるか予測することは困難であるから、バッテリ５０は、回生制動によって発生した電力を十分受け入れられるような状態にあることが望ましい。一方、エンジン１０の出力だけでは、運転者の所望する加速を得られない場合、第２モータジェネレータ２８を電動機として動作させるために、バッテリ５０はある程度蓄電量を確保していなければならない。この条件を満たすために、バッテリ５０の蓄電量は、バッテリ容量、すなわち電池が蓄えられる最大の電力の半分程度となるように制御される。本実施形態の場合は、蓄電量が約６０％となるように制御が行われる。
【００２３】
［バッテリ装置の構成］
図３は、本発明の好適な実施形態のバッテリ装置の構成を示しており、このバッテリ装置は図２のハイブリッドシステムに設けられている。図３において、負荷７０は、ハイブリッドシステムの第１モータジェネレータ２６、第２モータジェネレータ２８および第１インバータ５２、第２インバータ５４を含んでいる。バッテリ５０は電力を放電して負荷７０に供給し、また、負荷７０から供給された電力によって充電される。温度センサ７２、電圧センサ７４および電流センサ７６は、それぞれ、バッテリ５０の温度、端子間電圧および充放電電流値を検出しており、検出信号は電池ＥＣＵ６８に入力されている。冷却ファン装置７８は、バッテリ５０に冷却風を送ることによって、バッテリ５０の温度を調整する。冷却ファン装置７８は、補機バッテリ８０から供給される電力により作動する。
【００２４】
電池ＥＣＵ６８において、蓄電量算出部８６は、温度センサ７２、電圧センサ７４および電流センサ７６の検出信号に基づいて、バッテリ５０の蓄電量を算出する。この蓄電量は制御ＣＰＵ５６に送られる。制御ＣＰＵ５６は、前述のように、蓄電量が適切な値となるように負荷７０を制御する。また、冷却ファン制御部８８は、温度センサ７２の検出信号をもとに、冷却ファン装置７８を制御する。
【００２５】
ファン異常判定部９０は、本発明の特徴的な構成であり、冷却ファン装置７８に異常が発生しているかいないかを判定する。異常が発生している場合には、その異常の内容を示すダイアグノーシスコードが記録される。また、異常発生を示す警報が、インジケータ（図示せず）に表示され、運転者に伝えられる。
【００２６】
充放電電力算出部９２は、温度センサ７２および電圧センサ７４の検出信号に基づいて、放電電力Ｗoutおよび充電電力Ｗinを算出する。Ｗoutは放電電力の上限値であり、Ｗinは充電電力の上限値である。これらの上限値は、電池ＥＣＵ６８から制御ＣＰＵ５６に送られ、制御ＣＰＵ５６にて負荷７０の制御において使用される。制御ＣＰＵ５６は、放電時には、放電電力が上限値Ｗoutまたはそれ未満になるように、負荷７０の消費電力を調整する。また、制御ＣＰＵ５６は、充電時には、充電電力が上限値Ｗinまたはそれ未満になるように、負荷７０の発電電力を調整する。このようにして、電池ＥＣＵ６８および制御ＣＰＵ５６によりバッテリ５０の充放電電力が制御される。
【００２７】
ここで、放電電力Ｗoutおよび充電電力Ｗinの算出は、ファン異常判定部９０の判定結果に基づいて行われる。そして、冷却ファンが正常か異常かによって、算出結果は異なる。
【００２８】
また、外部充電器８２は、車外からバッテリ５０に電力を供給して、バッテリ５０を充電するための装置である。通常は外部充電器８２は使用されない。しかし、メンテナンス時や蓄電量低下時には、外部充電器８２がコネクタ８４を介してバッテリ５０に接続され、バッテリ５０が充電される。外部充電器８２は、冷却ファン装置７８にも電力を供給する。外部充電器８２を用いた充電（以下、外部充電という）の間は、外部充電器８２の電力により冷却ファン装置７８が作動する。外部充電時も、走行中の充電時と同様に、電池ＥＣＵ６８の冷却ファン制御部８８により冷却ファン装置７８が制御される。また、充放電電力算出部９２が算出した充電電力Ｗinに従って充電電力が制限される。
【００２９】
図４は、図３のバッテリ装置に設けられている冷却ファンシステムの構成を示している。図４において、ファン９４にはファンモータ９６が連結されている。ファンモータ９６は、ファンリレースイッチ９８を介して補機バッテリ８０に接続されている。また、ファンモータ９６はファントランジスタ１００を介してアースに接続されている。ファンリレースイッチ９８がＯＮにされ、ファントランジスタ１００が動作すると、ファンモータ９６が回転し、ファン９４が冷却風を発生する。
【００３０】
電池ＥＣＵ６８には、車両のイグニッションスイッチ１０２が接続されており、これにより電池ＥＣＵ６８は、イグニッションスイッチ１０２の電圧ＶＩＧを知ることができる。イグニッションスイッチ１０２は補機バッテリ８０に接続されており、したがって、ＩＧスイッチ電圧ＶＩＧは、補機バッテリ８０の端子間電圧にほぼ等しい。
【００３１】
電池ＥＣＵ６８において、温度判定部１０４は、バッテリ５０の温度を監視している。バッテリ温度が所定のファン作動温度以上になると、温度判定部１０４がトランジスタ１０６に信号を送り、これによりリレー信号ＳｒがＯＮになり、ファンリレースイッチ９８のコイルに電流が流れ、スイッチが閉じる。そして、補機バッテリ８０の電力がファンモータ９６に供給され、ファンモータ９６が回転する。
【００３２】
また、電池ＥＣＵ６８には、外部充電器８２から信号Ｓｃが入力されている。外部充電器８２がハイブリッドシステムに接続されているときには、信号ＳｃがＯＮであり、かつ、ファンモータ９６に電力が供給される。従って、上記の信号ＳｒまたはＳｃのいずれか一方がＯＮであれば、冷却ファン装置が作動（ＯＮ）状態であり、信号ＳｒおよびＳｃがともにＯＦＦであれば、冷却装置は停止（ＯＦＦ）状態である。
【００３３】
また、電池ＥＣＵ６８は、ファンモータ９６およびファントランジスタ１００の中間点ａの電位ＶＭＦを検出している。そして、電圧フィードバック回路１０８、基準電圧供給部１１０および減算器１１２は、ファンモータ９６の端子間電圧を求める。出力駆動回路１１４は、ファン作動時、モータ端子間電圧が所定の適当な制御目標値となるような制御信号Ｓｔｒをファントランジスタ１００へ供給する。
【００３４】
図５は、冷却ファンの起動時の制御を示している。モータ端子間電圧は、起動直後の数秒間はＬＯ電圧であり、次の数秒間は中間電圧（ＭＥ）であり、それから、ＨＩ電圧に引き上げられる。ＬＯ電圧および中間電圧の運転時間は、例えば、図示の如く、それぞれ３秒である。また、ＬＯ電圧、中間電圧およびＨＩ電圧は、例えば、それぞれ４Ｖ、８Ｖ、１２Ｖである。このＨＩ電圧は、補機バッテリの端子間電圧の公称値に相当する。また、冷却ファンの作動中は、バッテリ温度の変化に応じて、モータ端子間電圧がＬＯ，ＭＥ，ＨＩに制御される。
【００３５】
図６は、車両へのバッテリ５０の搭載状態を示している。車室とトランクの間には、密閉タイプのバッテリケース１１６が設置されている。このバッテリケース１１６の中にバッテリ５０が収納されている。バッテリ５０は、多数のバッテリセル１１８で構成されている。バッテリケース１１６の前面にはファン９４が取り付けられている。また、バッテリケース１１６の背面には排気チューブ１２０が取り付けられており、排気通路は車外および車内へ続いている。排気チューブ１２０には、排気通路の行き先を切り替える切替弁１２２が設けられている。バッテリ温度が上昇したときには、ファン９４が作動して冷却風が発生する。そして、冷却風がバッテリに当たるとともに、ケース内のバッテリ周囲の高温の空気が換気される。バッテリ温度が下がると、ファン９４が停止する。このようなファン９４のＯＮ／ＯＦＦ制御により、バッテリ温度が調整される。
【００３６】
［バッテリ装置の動作］
次に、本実施形態のバッテリ装置の動作を説明する。図７は、電池ＥＣＵ６８によって行われる全体的な制御処理を示している。ハイブリッドシステムの走行処理がスタートすると、イニシャライズ処理が行われ（Ｓ２）、データ読み込み処理が行われる（Ｓ４）。ここでは、バッテリの温度、電圧、電流などが読み込まれる。電池ＥＣＵ６８は、入力データに基づいて蓄電量を算出する（Ｓ６）。蓄電量としては、ＳＯＣ（ステートオブチャージ）が求められる。ＳＯＣは蓄電量を表すパラメータであり、バッテリ容量に対する現在の蓄電量の比率である。蓄電量の算出方法は周知であり、ここでの詳細な説明は省略する。概略的には、例えば、バッテリ温度の時間変化率と蓄電量とに一定の関係があるという特性を利用して、温度変化率から蓄電量が求められる。また例えば、バッテリの電圧および電流と蓄電量とに一定の関係があるという特性を利用して、電圧および電流値から蓄電量が求められる（ＩＶ判定）。なお、ＩＶ判定に加えて、バッテリから出入りする電流値を積算することにより蓄電量の変動を監視することも好適である。
【００３７】
次に、電池ＥＣＵ６８は、本発明に特徴的なファン異常判定処理（Ｓ８）、および、ファン異常判定結果に基づいた充放電電力（Ｗin，Ｗout）算出処理（Ｓ１０）を行う。前述のように、Ｗinは充電電力の上限値であり、Ｗoutは放電電力の上限値である。Ｓ８およびＳ１０の詳細な処理は後述にて説明する。概略的には、Ｓ８にて、冷却ファン装置７８が正常であるか異常であるかが判定される。この判定結果に基づいて、図１４〜図１９の中から適切なマップが選択される。そして、選択されたマップを用いて、充放電電力Ｗin，Ｗoutが算出される。その結果、図１３に示すように、ファン正常作動時とファン異常発生時ではＷin，Ｗoutが異なった値となる。さらに、図１３に示されるように、異常の内容に応じてＷin，Ｗoutは異なった値となる。
【００３８】
Ｓ１０で算出された充放電電力Ｗin，Ｗoutは、Ｓ６で算出された蓄電量（ＳＯＣ）とともに、電池ＥＣＵ６８から制御ＣＰＵ５６へ送られる。制御ＣＰＵ５６は、蓄電量に基づいて負荷７０を制御する。この際、制御ＣＰＵ５６は、充放電電力がＷin，Ｗoutまたはそれ未満になるような消費電力や発電電力を負荷７０に発生させる。このようにして、本実施形態では、電池ＥＣＵ６８および制御ＣＰＵ５６によって、バッテリ５０の充放電電力が制御されている。
【００３９】
次に、電池ＥＣＵ６８は、図４を用いて説明したように、冷却ファン装置７８を制御する（Ｓ１２）。これにより、バッテリ温度が所定のファン作動温度以上であるときは冷却ファン装置７８が作動し、そうでなければ冷却ファン装置７８が停止する。そして、電池ＥＣＵ６８は、イグニッションスイッチがＯＦＦであるか否かを判定し（Ｓ１４）、ＯＦＦでなければＳ４に戻る。
【００４０】
［ファン異常判定処理］
次に、図８を参照し、図７のＳ８のファン異常判定処理の詳細を説明する。ただし、図８の処理は、走行中と外部充電（外部充電器８２を用いた充電）中とに共通して行われる。これにより、外部充電中も走行中と同様の方法で冷却ファン装置７８の異常が判定される。
【００４１】
図８において、まず、冷却ファンのＯＮ／ＯＦＦが判定される（Ｓ２０）。Ｓｒ（ファンリレースイッチ９８を開閉するための信号（図４））がＯＮ、または、Ｓｃ（外部充電器８２の接続を示す信号）がＯＮであれば、冷却ファンはＯＮである。冷却ファンがＯＮの場合、Ｔｒオープン故障が発生しているか否かが判定される（Ｓ２２）。Ｔｒオープン故障は、冷却ファン装置７８のファントランジスタ１００に断線などが発生することをいい、Ｔｒオープン故障が発生すると冷却ファン装置７８は作動不能になる。Ｓ２２では、ＶＭＦとＶＩＧが比較される。図４に示すように、ＶＭＦは、ファンモータ９６およびファントランジスタ１００の中間点ａの電位であり、ＶＩＧは、イグニッションスイッチの電位である。ＶＭＦ≧ＶＩＧ−１Ｖであれば、ＶＭＦが異常に高いので、Ｔｒオープン故障が発生したと判定され、そして、オープン故障用のマップが選択される（Ｓ２４）。ここでは、図１６の放電電力算出マップと、図１７の充電電力算出マップが選択される。また、電池ＥＣＵ６８は、ダイアグノーシスコード（オープン故障）を記録し、オープン故障を知らせる警報を発する（Ｓ２６）。故障発生は、インジケータ表示によって運転者に伝えられる（以下同じ）。
【００４２】
Ｓ２２でＴｒオープン故障が発生していない場合は、冷却ファン装置がＬＯ運転中であるか否かが判定される（Ｓ２８）。前述のように、冷却ファンの起動時等にはＬＯ運転が行われる。ＬＯ運転中の場合、「ＴｒショートまたはＤＵＴＹ１００％」の故障判定が行われる（Ｓ３０）。
【００４３】
Ｔｒショート故障またはＤＵＴＹ１００％故障が発生すると、冷却ファン装置７８が最大能力で作動し続けてしまう。ここで、図５に示されるように、ＬＯ運転中のモータ端子間電圧は低い。従って、ファントランジスタ１００が正常であれば、電位ＶＭＦは、ある程度高いはずである。しかし、Ｔｒショート等が発生すると、電位ＶＭＦは異常に低下するはずである。そこで、Ｓ３０では、電位ＶＭＦが所定の判断基準値（１．８Ｖ）と比較され、１．８Ｖ以下であれば故障が発生したと判定される。Ｓ３０の判定がＹＥＳの場合、ショート故障用の充放電電力算出マップ（図１８：放電、図１９：充電）が選択される（Ｓ３２）。そして、ダイアグノーシスコード（ショート故障）が記録され、この故障発生を示す警報が発せられる（Ｓ３４）。
【００４４】
Ｓ２８またはＳ３０の判断がＮＯの場合には、正常作動用のマップ（図１４：放電、図１５：充電）が選択される（Ｓ３６）。なお、冷却ファンがＬＯ運転中でない場合にＳ３０の判断を行わない理由は、ＬＯ以外の運転モードでは正常時でも電位ＶＭＦが低いために、ショート故障の判定が困難だからである。
【００４５】
一方、Ｓ２０において冷却ファンがＯＦＦ（ＳｒとＳｃが共にＯＦＦ）の場合には、Ｓ３８へ進み、ファンリレースイッチ９８の溶着が発生していないかどうかが判定される（Ｓ３８）。ここで、補機バッテリ８０の端子間電圧の標準的な値は１２Ｖであり、ばらつきを含めると、補機バッテリ８０の端子間電圧は概ね９〜１５Ｖの間の値である。ファンリレースイッチ９８が正常であれば、ファンＯＦＦ時にはスイッチが開き、電位ＶＭＦは補機バッテリ電圧と比べてかなり低くなる。しかし、ファンリレースイッチ９８に溶着が発生すると、電位ＶＭＦは補機バッテリ電圧に近くなる。そこで、Ｓ３８では、電位ＶＭＦが、所定の溶着判断基準値（９Ｖ）と比較され、基準値以上であれば溶着発生と判断される。溶着が発生していなければ、正常作動用の充放電電力算出マップ（図１４：放電、図１５：充電）が選択され（Ｓ４０）、処理が終了する。
【００４６】
ファンリレースイッチ９８の溶着が発生している場合でも、車両走行中に負荷７０とバッテリ５０の間で充放電が通常どおりに行われても問題ない。しかし、リレー溶着が発生している状態で外部充電器８２を用いて外部充電を行うとすると問題が生じる。図４から分かるように、補機バッテリ８０から外部充電器８２へ向けて電流が流れてしまうからである。本実施形態では、リレー溶着時の処理は、上記の点を考慮して設定されている。Ｓ３８がＹＥＳの場合、正常作動用のマップ（図１４：放電、図１５：充電）が選択される（Ｓ４２）。そして、ダイアグノーシスコード（ファンリレー溶着）が記録され、故障発生を示す警報が発せられる（Ｓ４４）。さらに、外部充電器８２を用いた充電を禁止する処理が行われる（Ｓ４６）。したがって、この処理が車両走行中に行われた場合には、正常用マップを用いた通常の充放電処理が継続される。しかし、後に外部充電を行おうとしても、この外部充電は禁止される。また、現在すでに外部充電を実行中の場合には、Ｓ４６の禁止処理によって外部充電が停止する。
【００４７】
［充放電電力の算出処理］
次に、上記の異常判定処理で選択されたマップを用いて適当な充放電電力Ｗin，Ｗoutを算出する処理を説明する。この処理は図７のＳ１０にて行われ、算出された値は、走行中の充放電制御に使用される。また、外部充電器８２を用いた外部充電においても、同様に、充電電力Ｗinが算出され、このＷinが充電制御に使われる（外部充電においてはＷoutは不要である）。
【００４８】
まず、代表例として、図１４のマップ（正常作動、放電）を用いて放電電力Ｗoutを算出する処理、および、図１５のマップ（正常作動、充電）を用いて充電電力Ｗinを算出する処理を説明する。
【００４９】
ここで、前出の図３においては、バッテリ５０、温度センサ７２および電圧センサ７４が簡略化して示されている。しかし、実際には、図９に示すように、バッテリ５０は、直列接続された２４０個のバッテリセル１１８（ニッケル水素電池）を有する。２４０個のバッテリセル１１８は、２０のバッテリブロックＢＫ１〜ＢＫ２０に分けられており、すなわち、各バッテリブロックＢＫｎ（ｎはブロック番号、以下同じ）は、２０個の電池セルを含む。そして、ブロック電圧（各ブロックの両端間の電圧）Ｖ１〜Ｖ２０が個別に検出され、また、ブロック温度（各ブロックのバッテリの温度）ＴＢＫ１〜ＴＢＫ２０が個別に検出されている。
【００５０】
放電電力Ｗoutは、上記のブロック電圧およびブロック温度を用いて、ブロック毎に算出される。図１０は、第ｎブロックの放電電力Ｗout・ｎ（ｎ＝１〜２０）の算出処理を示している。まず、ブロック電圧Ｖｎ×２０が１９０Ｖより小さいか否か（１セル当たりの電圧（以下、セル電圧という）が０．８Ｖより小さいか否か）が判定される（Ｓ５０）。Ｓ５０がＹＥＳであれば、Ｗout-step(ｘ)（初期値０）をデクリメントする（Ｓ５２）。step(ｘ)の最小値は−８である。Ｓ５０がＮＯであれば、ブロック電圧Ｖｎ×２０が２１５Ｖより小さいか否か（セル電圧が０．９Ｖより小さいか否か）が判定される（Ｓ５４）。Ｓ５４がＹＥＳの場合、Ｓ５６へ進み、Ｗout-step(ｘ)が−５より大きければ、このstep(ｘ)をデクリメントする（Ｓ５６）。Ｓ５４がＮＯであれば、ブロック電圧Ｖｎ×２０が３０５Ｖより大きいか否か（セル電圧が１．２７Ｖより大きいか否か）が判定される（Ｓ５８）。Ｓ５８がＹＥＳであれば、Ｗout-step(ｘ)がインクリメントされる（最大値０）（Ｓ６０）。Ｓ５８がＮＯであれば、Ｗout-step(ｘ)は変更されない。
【００５１】
このようにして、現在のブロック電圧の大小に応じて、Ｗout-step(ｘ)が更新される。Ｓ５０〜Ｓ６０の処理により、セル電圧が安定的に１．２７Ｖより大きい値であれば、Ｗout-step(ｘ）は０である。１．２７Ｖ＞セル電圧≧０．９Ｖであれば、step(ｘ)は０〜−５のいずれかである。０．９Ｖ＞セル電圧≧０．８Ｖが続くと、step(ｘ)＝−５になる。さらに、０．８Ｖ＞セル電圧が続くと、step(ｘ)＝０になる。
【００５２】
次に、Ｓ５０〜Ｓ６０で決定されたＷout-step(ｘ)とブロック温度ＴＢＫｎとを基に、放電電力Ｗout・ｎが算出される（Ｓ６２）。ここでは、step(ｘ)およびブロック温度ＴＢＫｎに対応するＷout・ｎが、図１４のマップから読み取られる。このとき、ＴＢＫｎの直線補完により、マップに示されない中間的なＴＢＫｎに対応するＷout・ｎが算出される。
【００５３】
図１１は、図１４のＷout算出マップをグラフであらわしたものである。図示のように、常温領域ではＷoutは一定であり、高温領域および低温領域では、バッテリ保護のためにＷoutが落とされる。また、Ｗout-step(ｘ)が−８に近づくほど、Ｗoutが小さくなる。前述のように、セル電圧が高いときにはstep(ｘ)が０であり、Ｗoutの算出値は最大になる。セル電圧が低下するとstep(ｘ)が小さくなり、Ｗoutも小さくなる。０．８Ｖ未満のセル電圧が続くと、Ｗoutは０になる。
【００５４】
図１０に示した上記のＷout算出処理は、ブロック毎に行われる。そして、全ブロックのＷout・１〜Ｗout・２０のうちの最小値が求められ、この最小値が最終的な放電電力Ｗoutに決定される。また、放電電力Ｗout（Ｗout・１〜Ｗout・２０）は、１秒毎に繰り返し算出され、確定される。
【００５５】
次に、図１２を参照し、充電電力Ｗinの算出処理を説明する。Ｗoutと同様に、Ｗinもブロック毎に算出される。図１２は、ｎ番目のブロックの充電電力Ｗin・ｎを算出するための処理を示している。マップの使い方は、原則として、Ｗoutの算出処理と同様である。
【００５６】
図１２において、Ｓ７０では、ブロック電圧Ｖｎ×２０が４００Ｖより大きいか否か（セル電圧が１．６７Ｖより大きいか否か）が判定される。Ｓ７０がＹＥＳであれば、Ｗin-step(ｙ)（初期値０）がデクリメントされる（最小値−８）（Ｓ７２）。Ｓ７０がＮＯであれば、ブロック電圧Ｖｎ×２０が３９０Ｖより大きいか否か（セル電圧が１．６３Ｖより大きいか否か）が判定される（Ｓ７４）。Ｓ７４がＹＥＳであれば、Ｓ７６へ進み、Ｗin-step(ｙ)が−５よりも大きければ、step(ｙ)をデクリメントする（Ｓ７６）。Ｓ７４がＮＯであれば、ブロック電圧Ｖｎ×２０が３８０Ｖより小さいか否か（セル電圧が１．５８Ｖより小さいか否か）が判定される（Ｓ７８）。Ｓ７８がＹＥＳであれば、Ｗin-step(ｙ)がインクリメントされる（最大値０）（Ｓ８０）。Ｓ７８がＮＯであれば、Ｗin-step(ｙ)は変更されない。
【００５７】
上記の処理（Ｓ７０〜Ｓ８０）では、セル電圧が１．５８Ｖ未満である間は、Ｗin-step(ｙ）は０である。１．５８Ｖ＜セル電圧≦１．６３Ｖであれば、step(ｙ)は０〜−５のいずれかである。１．６３Ｖ＜セル電圧≦１．６７Ｖが続くと、step(ｙ)＝−５になる。さらに、１．６７Ｖ＜セル電圧が続くと、step(ｙ)＝０になる。
【００５８】
次に、Ｗin-step(ｙ)とブロック温度ＴＢＫｎを用いて、充電電力Ｗin・ｎが算出される（Ｓ８２）。ここでは、図１５のマップ（充電用）からＷin・ｎが読み取られる。Ｗoutの算出処理と同様に、ＴＢＫｎの直線補完が行われる。そして、全ブロックのＷin１〜Ｗin２０のうちの最小値が求められ、この最小値が、最終的な充電電力Ｗinに決定される。充電電力Ｗinの算出も１秒毎に行われる。図１５のマップをグラフであらわした場合にも、図１１と同様のラインが得られる。セル電圧が低い間はstep(ｙ)が０であるのでＷinの算出値は最大になる。セル電圧が上昇するとstep(ｙ)が小さくなり、Ｗinも小さくなる。セル電圧が１．６７Ｖを越えると、Ｗinは０になる。
【００５９】
以上、正常作動用マップ（図１４、図１５）を用いた充放電電力Ｗin，Ｗoutの算出処理を説明した。オープン故障用マップおよびショート故障用マップを用いた算出処理も全く同様にして行われる。すなわち、冷却ファン装置７８が異常な場合と正常な場合とでは、選択されるマップ（図１４〜図１９）が異なるが、算出処理自体は共通である。
【００６０】
従って、このマップの使い分けにより、冷却ファン装置７８が正常な状態と異常な状態では、充放電電力Ｗin、Ｗoutの算出値が異なった値になり、また、この算出値は、異常の種類に応じて異なった値になる。算出結果のＷin、Ｗoutは、前述のように、制御ＣＰＵ５６に送られ、負荷７０の制御処理において使用される。放電時には、制御ＣＰＵ５６は、放電電力がＷoutまたはそれ未満になるように、負荷７０の消費電力を調整する。充電時には、制御ＣＰＵ５６は、充電電力がＷinまたはそれ未満になるように、負荷７０の発電電力を調整する。また、外部充電中は、外部充電器８２からバッテリ５０へ供給される電力が、上記のＷinまたはそれ未満に調整される。
【００６１】
図１３を参照して、正常作動用マップ、オープン故障用マップおよびショート故障用マップを対比する。図１３のラインは、Ｗout-step(ｘ)＝０のときのＷoutを表している。図示のように、オープン故障用マップは、正常作動用マップよりも低温側にシフトされている。また、ショート故障用マップは、正常作動用マップよりも高温側にシフトされている。このシフトに対応して、Ｗoutの算出値がマップ毎に異なった値になる。
【００６２】
なお、Ｗout-step(ｘ)が０でない場合も、図１３と同様に、マップ間でＷoutのラインがシフトされる。また、充電電力Ｗinも、放電電力Ｗoutと同様に設定されており、すなわち、オープン故障用マップは低温側にシフトされ、ショート故障用マップは高温側にシフトされている。なお、本実施形態では、step(ｘ)＝step(ｙ)のときは、ＷoutおよびＷinの絶対値が一致している。しかし、両者が一致する必要はなく、また故障用マップのシフト幅もＷoutおよびＷinで異なっていてよい。
【００６３】
図１３を参照して、本実施形態により得られる利点を説明する。Ｔｒオープン故障が発生すると、冷却ファン装置７８が作動不能になり、冷却能力が低下する。走行中などにこのような異常が発生すると、バッテリ温度が上昇してしまう。しかし、本実施形態では、図１３に示されるように、オープン故障のラインが、正常作動のラインから低温側にシフトされている。このシフトにより、バッテリ温度が過度に高くなる前に充放電電力が落とされ、バッテリの発熱も抑えられる。この充放電電力の変更により、バッテリの過熱と、過熱による劣化を確実に回避できるので、バッテリの使用を継続できる。このとき、ハイブリッド自動車は、図１３のオープン故障ラインに従ってモータ出力を落とした状態ではあるが、高温状態のバッテリを、劣化させることなく使用し続けられる。従って、モータ出力と内燃機関の出力を使った走行が続行可能である。運転者は、故障発生の警報を受けたとき、車両をサービスセンタ等の適切な場所まで移動できる。
【００６４】
一方、Ｔｒショート故障やＤＵＴＹ１００％故障が発生し、かつ、溶着・故障等によりファンリレースイッチ９８がショート故障を起こしている場合には、冷却ファンが最大能力で勝手に作動し、従って、全体として予想よりも冷却能力が増加してしまう。ところで、低温領域では、バッテリは、その内部抵抗が上昇し、劣化しやすい状態にある。そこで、外気温が低い中で車両を始動するような場合には、冷却ファンを止めてバッテリ温度を適当な温度まで速やかに上昇させたい。しかし、このときにショート故障やＤＵＴＹ１００％故障が発生していると、冷却ファンが作動するのでバッテリ温度が低いままである。これに対し、本実施形態では、図１３に示されるように、ショート故障のラインが、正常作動のラインから高温側にシフトされている。この冷却能力差を見込んだシフトにより、バッテリ温度が過度に低くなる前に充放電電力が落とされ、低温領域での無理なバッテリの使用が抑制される。この充放電電力変更により、バッテリの過冷却と、それによる劣化を確実に回避できるので、バッテリの使用を継続できる。このときも、ハイブリッド自動車は、図１３のショート故障ラインに従ってモータ出力を落とした状態ではあるが、低温状態のバッテリを、劣化させることなく使用し続けて、走行することができる。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明した。本実施形態によれば、冷却ファン装置７８の異常が検出され、異常発生時にはバッテリの充放電電力が変更されるので、バッテリの適切な状態が維持される。これにより、予想以上のバッテリ低温化や高温化によるバッテリ劣化を防止することができる。また、冷却ファン装置７８が故障した後でもバッテリを使い続けることができるので、いわゆるリンピングフォーム走行が可能となり、車両を低速で修理施設などに移動させることが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、冷却ファン装置７８のファンリレースイッチ９８の溶着故障が検出可能である。そして、溶着故障発生時に外部充電器８２を用いた充電が禁止されるので、補機バッテリ８０から外部充電器８２へ向けて電流が流れるという事態が回避される。このような事態の発生の心配がないので、作業者は容易に外部充電器８２やコネクタ８４を扱うことができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、本発明がハイブリッド自動車の駆動システムに適用された。これに対し、本発明は、ハイブリッド自動車ではない一般的な電気自動車にも同様に適用可能である。また、車両以外の任意の装置に設けられた二次電池装置にも本発明を同様に適用可能であり、本発明の効果が好適に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による充放電電力上限値の設定例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のハイブリッドシステムを示す図である。
【図３】図２のシステムに設けられた本発明の二次電池装置を示す図である。
【図４】図３のシステムに設けられた冷却ファンシステムを示す図である。
【図５】図４の冷却ファンの起動時の制御を示す図である。
【図６】車両へのバッテリの搭載状態を示す図である。
【図７】図２のシステムの動作を示すフローチャートである。
【図８】図７のファン異常判定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図３のバッテリ、電圧センサおよび温度センサの構成を示す図である。
【図１０】放電電力Ｗoutの算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】冷却ファンが正常なときの放電電力Ｗoutを示す図である。
【図１２】充電電力Ｗinの算出処理を示すフローチャートである。
【図１３】冷却ファンの正常作動時、オープン故障発生時およびショート故障発生時の放電電力Ｗoutを比較して示す図である。
【図１４】冷却ファンの正常作動時の放電電力算出用のマップを示す図である。
【図１５】冷却ファンの正常作動時の充電電力算出用のマップを示す図である。
【図１６】冷却ファンのオープン故障発生時の放電電力算出用のマップを示す図である。
【図１７】冷却ファンのオープン故障発生時の充電電力算出用のマップを示す図である。
【図１８】冷却ファンのショート故障発生時の放電電力算出用のマップを示す図である。
【図１９】冷却ファンのショート故障発生時の充電電力算出用のマップを示す図である。
【符号の説明】
５０バッテリ、５６制御ＣＰＵ、６８電池ＥＣＵ、７２温度センサ、７４電圧センサ、７６電流センサ、７８冷却ファン装置、８０補機バッテリ、８２外部充電器、８６蓄電量算出部、８８冷却ファン制御部、９０ファン異常判定部、９２充放電電力算出部、９４ファン、９６ファンモータ、９８ファンリレースイッチ、１００ファントランジスタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary battery device, and more particularly, to charge / discharge control when an abnormality occurs in a secondary battery cooling device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, electric vehicles have attracted attention from the viewpoint of low pollution. A rechargeable battery (hereinafter referred to as a battery) that can be charged and discharged is mounted on the electric vehicle, and electric power charged in the battery is supplied to the electric motor. And the output of a motor is transmitted to a wheel and a vehicle runs. When the amount of electricity stored in the battery decreases due to discharging, the battery is charged using the charging device. Further, regenerative braking is performed when the vehicle decelerates, and the electric power generated by the regenerative braking is charged to the battery.
[0003]
In addition, hybrid vehicles, which are a type of electric vehicle, have already been put into practical use. A hybrid vehicle typically includes an electric motor, a generator, and an internal combustion engine. The electric motor is driven using the stored electric power of the battery, and the vehicle travels. When high output is required, the vehicle travels by the output of both the internal combustion engine and the electric motor. Further, the generator is driven by the output of the internal combustion engine, and the generated electric power is charged in the battery. Electric power generated by regenerative braking is also charged to the battery. Note that the proper use of the electric motor, the generator, and the internal combustion engine differs depending on the type of the hybrid system. The rotating machine can also be used as an electric motor and a generator.
[0004]
The charging / discharging of the battery is managed by a computer control device. The control device detects the state of the battery and controls charge / discharge power based on the detection result, thereby maintaining the battery in an appropriate state. For example, in an electric vehicle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-67209, the temperature of the battery electrolyte is detected, and the charging voltage is controlled based on this temperature.
[0005]
Moreover, the electric vehicle is provided with a battery cooling device. The battery generates heat as it is charged and discharged. By suppressing the temperature rise due to this heat generation and using the battery at an appropriate temperature, the performance of the battery can be maintained and the life can be ensured. A battery cooling device is provided for this temperature adjustment. A cooling fan is well known as a cooling device. The cooling fan is provided, for example, in a battery case that houses a battery. The cooling fan is turned on / off according to the battery temperature. When the battery temperature increases, the cooling fan operates, cooling air is blown onto the battery, and hot air is discharged from the case. When the battery temperature falls, the cooling fan stops. Thereby, the battery temperature is adjusted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, an abnormality may occur in the cooling device. When the cooling fan becomes inoperable due to disconnection or the like, the cooling capacity is reduced. In addition, when there is a problem in controlling the cooling fan and the cooling fan continues to operate without permission, the cooling capacity increases more than expected.
[0007]
Conventionally, charging / discharging control considering such abnormality of the cooling device has not been performed. In the abnormal state, control similar to that in the normal state is performed even though the cooling capacity is changed. That is, charge / discharge control based on the premise that the cooling device is operating normally is performed in the same manner even under abnormal conditions. As a result, the battery temperature may rise or fall excessively and charging / discharging must be stopped. When the charging / discharging stops, the electric vehicle cannot run, and the hybrid vehicle can use only the output of the internal combustion engine.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a secondary battery device capable of maintaining a battery in an appropriate state even when an abnormality occurs in the cooling device. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a secondary battery device including a secondary battery, charge / discharge control means for controlling charge / discharge power of the secondary battery, and cooling means for cooling the secondary battery. A cooling abnormality detecting means for detecting a cooling abnormality that is an abnormality of the cooling means, and the charge / discharge control means is configured to detect a difference in cooling capacity between the abnormal cooling state and the normal cooling state when the abnormal cooling occurs. The charge / discharge power is changed accordingly.
[0010]
In the secondary battery device of one aspect of the present invention, the charge / discharge control means includes an upper limit value setting means for setting an upper limit value of charge / discharge power according to a state of the secondary battery, and the cooling abnormality has occurred. In this case, as the charge / discharge power change, the charge / discharge power upper limit value in the normal cooling state is changed to the charge / discharge power upper limit value in the abnormal cooling state. Preferably, the cooling abnormality detection means discriminates and detects a plurality of types of cooling abnormality, and the charge / discharge control means determines the upper limit value of the charge / discharge power according to the type of cooling abnormality.
[0011]
According to the present invention described above, a cooling abnormality, that is, the occurrence of a cooling means abnormality is detected. When the cooling abnormality occurs, the cooling capacity changes. Therefore, the charge / discharge power is changed according to the cooling capacity difference between the normal state and the abnormal state. As a result, charge / discharge control is performed in consideration of the change in cooling capacity and the accompanying temperature change, and charge / discharge power suitable for the current cooling capacity is generated. Therefore, the temperature of the battery is maintained within an appropriate temperature range, and the use of the battery can be continued without stopping charging / discharging.
[0012]
FIG. 1 shows an example of charge / discharge power control when the present invention is applied to a battery device of an electric vehicle. The line in the figure shows the setting of the upper limit value of charge / discharge power. The charge / discharge power is controlled so as not to exceed the upper limit line.
[0013]
Line s (solid line) is the charge / discharge power when the cooling means is normal. The battery temperature changes according to factors such as the outside air temperature, battery usage conditions, and vehicle running conditions while receiving the cooling action of the cooling means. In order to protect the battery, charge / discharge power is reduced in the high temperature region and the low temperature region. Line d1 (dashed line) is a suitable charge / discharge power when a cooling abnormality (cooling capacity decrease) occurs, and line d2 (dotted line) is a suitable charge when a cooling abnormality (cooling capacity increase) occurs. Discharge power. Thus, in the present invention, when a cooling abnormality occurs, the charge / discharge power is changed. The charge / discharge power is set differently depending on the type of cooling abnormality.
[0014]
Here, the abnormality in which the cooling capacity decreases is, for example, incapable of cooling. If cooling becomes impossible during traveling, the battery temperature will rise. However, according to the present invention, as shown in the figure, the upper limit value line d1 is shifted from the line s in the normal cooling state to the low temperature side. By this shift, charge / discharge power is reduced before the battery temperature becomes excessively high, and heat generation of the battery is also suppressed. By changing the charge / discharge power in such a high temperature region, it is possible to reliably avoid overheating of the battery and deterioration due to overheating, so that the use of the battery can be continued. At this time, although the electric vehicle is in a state where the motor output is reduced according to the line d1 in FIG. 1, the battery in the high temperature state can continue to be used without being deteriorated and can be moved to an appropriate place such as a service center. In the case of a hybrid vehicle, it can move using an internal combustion engine and a motor and a generator.
[0015]
On the other hand, an abnormality in which the cooling capacity increases is, for example, a failure in which the cooling unit operates without permission. For example, when starting the vehicle while the outside air temperature is low, it is desired to stop the cooling means and quickly raise the battery temperature to an appropriate temperature. At this time, if the cooling means is activated due to the occurrence of an abnormality, the battery temperature remains low. However, according to the present invention, as shown in the figure, the upper limit value line d2 is shifted from the line s in the normal cooling state to the high temperature side. By this shift, the charge / discharge power is reduced before the battery temperature becomes excessively low, and excessive use of the battery in the low temperature region is suppressed. By changing the charge / discharge power in such a low temperature region, it is possible to reliably avoid overcooling of the battery and deterioration due to it, so that the use of the battery can be continued. At this time as well, the electric vehicle is in a state where the motor output is reduced according to the upper limit value line d2 in FIG. 1, but the battery in the low temperature state can continue to be used without being deteriorated.
[0016]
Thus, by determining and detecting a plurality of types of cooling abnormality and determining the charge / discharge power according to the type of cooling abnormality, the battery can be reliably maintained in an appropriate state.
[0017]
As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately maintain the state of the battery even when the abnormality of the cooling means occurs, and it is possible to continue to use the battery. When the present invention is applied to an electric vehicle (including a hybrid vehicle), there is an advantage that charging / discharging is not stopped and vehicle traveling using the motor output can be continued.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0019]
[overall structure]
FIG. 2 shows a schematic diagram of a power plant of a hybrid vehicle equipped with the secondary battery device of the present invention. A planetary carrier 20 that supports a planetary gear 18 of the planetary gear mechanism 16 is connected to the output shaft 12 of the engine 10 via a torsion damper 14. The sun gear 22 and the ring gear 24 of the planetary gear mechanism 16 are connected to the rotors 30 and 32 of the first motor generator 26 and the second motor generator 28, respectively. The first and second motor generators 26 and 28 function as a three-phase AC generator or a three-phase AC motor. A power take-out gear 34 is further connected to the ring gear 24. The power take-out gear 34 is connected to a differential gear 40 via a chain 36 and a gear train 38. Connected to the output side of the differential gear 40 is a drive shaft 42 to which a driving wheel (not shown) is coupled at the tip. With the above structure, the output of the engine 10 or the first and second motor generators 26 and 28 is transmitted to the drive wheels to drive the vehicle.
[0020]
The engine 10 has its output, rotational speed, and the like controlled by the engine ECU 46 based on the operation amount of the accelerator pedal 44, environmental conditions such as cooling water temperature and intake pipe negative pressure, and the operating states of the first and second motor generators 26 and 28. Be controlled. The first and second motor generators 26 and 28 are controlled by the control device 48. The control device 48 includes a battery (secondary battery) 50 that supplies power to and receives power from the two motor generators 26 and 28. The exchange of electric power between the battery 50 and the first and second motor generators 26 and 28 is performed via the first and second inverters 52 and 54, respectively. The control of the two inverters 52 and 54 is performed by the control CPU 56, and this control is determined by the information on the operating state of the engine 10 from the engine ECU 46, the operation amount of the accelerator pedal 44, the operation amount of the brake pedal 58, and the shift lever 60. Shift range, battery storage state, planetary gear mechanism 16 sun gear rotation angle θs, planetary carrier rotation angle θc, ring gear rotation angle θr, and the like. The rotation angles of the three elements of the planetary gear mechanism 16 are detected by a planetary carrier resolver 62, a sun gear resolver 64, and a ring gear resolver 66, respectively. The battery ECU 68 calculates the electric power stored in the battery 50, that is, the amount of stored electricity. The control CPU 56 supplies or supplies the above-mentioned conditions, the u-phase and v-phase currents Iu1, Iv1, Iu2, and Iv2 of the first and second motor generators 26 and 28, and the battery or the other inverter. Based on L1, L2, etc., the transistors Tr1 to Tr6 and Tr11 to Tr16 of the first and second inverters 52 and 54 are controlled.
[0021]
The planetary gear mechanism 16 has a sun gear rotation speed Ns, a planetary carrier rotation speed Nc, and a ring gear rotation speed Nr, where the gear ratio between the sun gear and the ring gear is ρ.
[Expression 1]
Ns = Nr− (Nr−Nc) (1 + ρ) / ρ (1)
There is a relationship indicated by. That is, if two of the three rotation speeds Ns, Nc, and Nr are determined, another rotation speed is determined. Since the rotation speed Nr of the ring gear is determined by the speed of the vehicle, one of the rotation speed Nc of the planetary carrier, that is, the engine rotation speed, and the rotation speed Ns of the sun gear, that is, the first motor generator rotation speed is determined. The other is determined. Then, the field currents of the first and second motor generators 26 and 28 are controlled in accordance with the number of rotations at that time, and it is determined whether these motor generators act as a generator or an electric motor. When the two motor generators 26 and 28 consume electric power as a whole, electric power is taken out from the battery 50, and when the electric power is generated as a whole, the battery 50 is charged. For example, when the battery ECU 68 detects that the storage amount of the battery 50 is low, the battery 50 generates power by one or both of the two motor generators 26 and 28 using a part of the torque generated by the engine 10. To charge. Further, when the amount of power stored in the battery 50 increases, the output of the engine 10 is suppressed, the second motor generator 28 is operated as an electric motor, and the torque generated thereby is controlled to be used for vehicle travel. Further, at the time of braking, one or both of the two motor generators 26 and 28 are operated as a generator, and the generated power is charged in the battery 50.
[0022]
Since it is difficult to predict when the vehicle will be braked, it is desirable that the battery 50 be in a state that can sufficiently accept the electric power generated by the regenerative braking. On the other hand, when the acceleration desired by the driver cannot be obtained only by the output of the engine 10, the battery 50 must secure a certain amount of charge in order to operate the second motor generator 28 as an electric motor. In order to satisfy this condition, the amount of power stored in the battery 50 is controlled to be about half the battery capacity, that is, the maximum power stored in the battery. In the case of this embodiment, control is performed so that the amount of stored electricity is about 60%.
[0023]
[Configuration of battery device]
FIG. 3 shows a configuration of a battery device according to a preferred embodiment of the present invention, and this battery device is provided in the hybrid system of FIG. In FIG. 3, the load 70 includes a first motor generator 26, a second motor generator 28, a first inverter 52, and a second inverter 54 of the hybrid system. The battery 50 discharges electric power and supplies it to the load 70, and is charged by the electric power supplied from the load 70. The temperature sensor 72, the voltage sensor 74, and the current sensor 76 detect the temperature of the battery 50, the voltage between terminals, and the charge / discharge current value, respectively, and detection signals are input to the battery ECU 68. The cooling fan device 78 adjusts the temperature of the battery 50 by sending cooling air to the battery 50. Cooling fan device 78 is operated by electric power supplied from auxiliary battery 80.
[0024]
In battery ECU 68, power storage amount calculation unit 86 calculates the power storage amount of battery 50 based on detection signals from temperature sensor 72, voltage sensor 74, and current sensor 76. This amount of power storage is sent to the control CPU 56. As described above, the control CPU 56 controls the load 70 so that the charged amount becomes an appropriate value. Further, the cooling fan control unit 88 controls the cooling fan device 78 based on the detection signal of the temperature sensor 72.
[0025]
The fan abnormality determination unit 90 is a characteristic configuration of the present invention, and determines whether an abnormality has occurred in the cooling fan device 78. If an abnormality has occurred, a diagnosis code indicating the content of the abnormality is recorded. Further, an alarm indicating the occurrence of abnormality is displayed on an indicator (not shown) and transmitted to the driver.
[0026]
The charge / discharge power calculation unit 92 calculates the discharge power Wout and the charge power Win based on detection signals from the temperature sensor 72 and the voltage sensor 74. Wout is the upper limit value of the discharge power, and Win is the upper limit value of the charge power. These upper limit values are sent from the battery ECU 68 to the control CPU 56 and used in the control of the load 70 by the control CPU 56. The control CPU 56 adjusts the power consumption of the load 70 so that the discharge power becomes the upper limit value Wout or less during discharge. Further, the control CPU 56 adjusts the generated power of the load 70 so that the charging power becomes the upper limit value Win or less during charging. In this way, the charge / discharge power of the battery 50 is controlled by the battery ECU 68 and the control CPU 56.
[0027]
Here, the calculation of the discharge power Wout and the charge power Win is performed based on the determination result of the fan abnormality determination unit 90. The calculation results differ depending on whether the cooling fan is normal or abnormal.
[0028]
The external charger 82 is a device for charging the battery 50 by supplying power to the battery 50 from outside the vehicle. Normally, the external charger 82 is not used. However, at the time of maintenance or when the storage amount is low, the external charger 82 is connected to the battery 50 via the connector 84, and the battery 50 is charged. The external charger 82 also supplies power to the cooling fan device 78. During charging using the external charger 82 (hereinafter referred to as external charging), the cooling fan device 78 is operated by the power of the external charger 82. During external charging, the cooling fan device 78 is controlled by the cooling fan control unit 88 of the battery ECU 68 in the same manner as during charging during traveling. Further, the charging power is limited according to the charging power Win calculated by the charging / discharging power calculation unit 92.
[0029]
FIG. 4 shows a configuration of a cooling fan system provided in the battery device of FIG. In FIG. 4, a fan motor 96 is connected to the fan 94. Fan motor 96 is connected to auxiliary battery 80 via fan relay switch 98. The fan motor 96 is connected to the ground via the fan transistor 100. When the fan relay switch 98 is turned on and the fan transistor 100 operates, the fan motor 96 rotates and the fan 94 generates cooling air.
[0030]
The ignition switch 102 of the vehicle is connected to the battery ECU 68, so that the battery ECU 68 can know the voltage VIG of the ignition switch 102. Ignition switch 102 is connected to auxiliary battery 80, and therefore, IG switch voltage VIG is substantially equal to the voltage across terminals of auxiliary battery 80.
[0031]
In the battery ECU 68, the temperature determination unit 104 monitors the temperature of the battery 50. When the battery temperature becomes equal to or higher than a predetermined fan operating temperature, the temperature determination unit 104 sends a signal to the transistor 106, whereby the relay signal Sr is turned ON, a current flows through the coil of the fan relay switch 98, and the switch is closed. Then, the electric power of the auxiliary battery 80 is supplied to the fan motor 96, and the fan motor 96 rotates.
[0032]
Further, a signal Sc is input to the battery ECU 68 from the external charger 82. When the external charger 82 is connected to the hybrid system, the signal Sc is ON and power is supplied to the fan motor 96. Therefore, if either one of the signals Sr or Sc is ON, the cooling fan device is in an operating (ON) state, and if both the signals Sr and Sc are OFF, the cooling device is in a stopped (OFF) state. is there.
[0033]
Further, the battery ECU 68 detects the potential VMF at the intermediate point “a” between the fan motor 96 and the fan transistor 100. Then, the voltage feedback circuit 108, the reference voltage supply unit 110, and the subtractor 112 obtain the terminal voltage of the fan motor 96. The output drive circuit 114 supplies a control signal Str to the fan transistor 100 so that the voltage between the motor terminals becomes a predetermined appropriate control target value when the fan is operated.
[0034]
FIG. 5 shows control at the time of starting the cooling fan. The voltage between the motor terminals is the LO voltage for a few seconds immediately after startup, the intermediate voltage (ME) for the next few seconds, and then raised to the HI voltage. The operation time of the LO voltage and the intermediate voltage is, for example, 3 seconds as shown in the figure. The LO voltage, intermediate voltage, and HI voltage are, for example, 4V, 8V, and 12V, respectively. This HI voltage corresponds to the nominal value of the terminal voltage of the auxiliary battery. Further, during operation of the cooling fan, the voltage between the motor terminals is controlled to LO, ME, and HI according to the change in the battery temperature.
[0035]
FIG. 6 shows a state in which the battery 50 is mounted on the vehicle. A sealed battery case 116 is installed between the passenger compartment and the trunk. A battery 50 is accommodated in the battery case 116. The battery 50 includes a large number of battery cells 118. A fan 94 is attached to the front surface of the battery case 116. Further, an exhaust tube 120 is attached to the back surface of the battery case 116, and the exhaust passage continues to the outside and inside the vehicle. The exhaust tube 120 is provided with a switching valve 122 that switches the destination of the exhaust passage. When the battery temperature rises, the fan 94 is activated to generate cooling air. Then, the cooling air hits the battery, and hot air around the battery in the case is ventilated. When the battery temperature decreases, the fan 94 stops. The battery temperature is adjusted by such ON / OFF control of the fan 94.
[0036]
[Battery operation]
Next, the operation of the battery device of this embodiment will be described. FIG. 7 shows an overall control process performed by the battery ECU 68. When the running process of the hybrid system is started, an initialization process is performed (S2), and a data reading process is performed (S4). Here, battery temperature, voltage, current, and the like are read. The battery ECU 68 calculates the charged amount based on the input data (S6). As the amount of stored electricity, SOC (state of charge) is required. The SOC is a parameter that represents the amount of electricity stored, and is the ratio of the current amount of electricity stored to the battery capacity. The calculation method of the amount of stored electricity is well known and will not be described in detail here. Schematically, for example, using the characteristic that there is a certain relationship between the rate of change of battery temperature with time and the amount of electricity stored, the amount of electricity stored is determined from the rate of temperature change. Further, for example, using the characteristic that there is a certain relationship between the voltage and current of the battery and the storage amount, the storage amount is obtained from the voltage and current values (IV determination). In addition to IV determination, it is also preferable to monitor fluctuations in the amount of stored electricity by integrating current values that enter and exit from the battery.
[0037]
Next, the battery ECU 68 performs a fan abnormality determination process (S8) characteristic of the present invention and a charge / discharge power (Win, Wout) calculation process (S10) based on the fan abnormality determination result. As described above, Win is the upper limit value of charging power, and Wout is the upper limit value of discharging power. Detailed processing of S8 and S10 will be described later. In general, in S8, it is determined whether the cooling fan device 78 is normal or abnormal. Based on this determination result, an appropriate map is selected from FIGS. Then, the charge / discharge power Win, Wout is calculated using the selected map. As a result, as shown in FIG. 13, Win and Wout have different values when the fan is operating normally and when the fan is abnormal. Furthermore, as shown in FIG. 13, Win and Wout have different values depending on the content of the abnormality.
[0038]
The charge / discharge power Win, Wout calculated in S10 is sent from the battery ECU 68 to the control CPU 56 together with the amount of storage (SOC) calculated in S6. The control CPU 56 controls the load 70 based on the charged amount. At this time, the control CPU 56 causes the load 70 to generate power consumption or generated power such that the charge / discharge power becomes Win, Wout or less. Thus, in this embodiment, the charge / discharge power of the battery 50 is controlled by the battery ECU 68 and the control CPU 56.
[0039]
Next, the battery ECU 68 controls the cooling fan device 78 as described with reference to FIG. 4 (S12). Thereby, when the battery temperature is equal to or higher than the predetermined fan operating temperature, the cooling fan device 78 is operated, and otherwise, the cooling fan device 78 is stopped. Then, the battery ECU 68 determines whether or not the ignition switch is OFF (S14), and if not, returns to S4.
[0040]
[Fan abnormality determination processing]
Next, details of the fan abnormality determination process in S8 of FIG. 7 will be described with reference to FIG. However, the process of FIG. 8 is performed in common during traveling and during external charging (charging using the external charger 82). As a result, the abnormality of the cooling fan device 78 is determined in the same manner as during traveling during external charging.
[0041]
In FIG. 8, first, it is determined whether the cooling fan is on or off (S20). If Sr (signal for opening / closing the fan relay switch 98 (FIG. 4)) is ON or Sc (signal indicating connection of the external charger 82) is ON, the cooling fan is ON. If the cooling fan is ON, it is determined whether or not a Tr open failure has occurred (S22). The Tr open failure means that a disconnection or the like occurs in the fan transistor 100 of the cooling fan device 78. When the Tr open failure occurs, the cooling fan device 78 becomes inoperable. In S22, VMF and VIG are compared. As shown in FIG. 4, VMF is the potential at the intermediate point a of the fan motor 96 and the fan transistor 100, and VIG is the potential of the ignition switch. If VMF ≧ VIG-1V, since VMF is abnormally high, it is determined that a Tr open failure has occurred, and a map for open failure is selected (S24). Here, the discharge power calculation map of FIG. 16 and the charge power calculation map of FIG. 17 are selected. Further, the battery ECU 68 records a diagnosis code (open failure) and issues an alarm notifying the open failure (S26). The occurrence of the failure is notified to the driver by an indicator display (the same applies hereinafter).
[0042]
If no Tr open failure has occurred in S22, it is determined whether or not the cooling fan device is in LO operation (S28). As described above, the LO operation is performed when the cooling fan is started. When the LO operation is being performed, a failure determination of “Tr short-circuit or DUTY 100%” is performed (S30).
[0043]
When a Tr short circuit failure or a DUTY 100% failure occurs, the cooling fan device 78 continues to operate at the maximum capacity. Here, as shown in FIG. 5, the voltage between the motor terminals during the LO operation is low. Therefore, if the fan transistor 100 is normal, the potential VMF should be high to some extent. However, when a Tr short circuit or the like occurs, the potential VMF should drop abnormally. Therefore, in S30, the potential VMF is compared with a predetermined determination reference value (1.8V), and if it is 1.8V or less, it is determined that a failure has occurred. If the determination in S30 is YES, a charge / discharge power calculation map for short circuit failure (FIG. 18: discharge, FIG. 19: charge) is selected (S32). Then, a diagnosis code (short failure) is recorded, and an alarm indicating the occurrence of this failure is issued (S34).
[0044]
If the determination in S28 or S30 is NO, a map for normal operation (FIG. 14: discharge, FIG. 15: charge) is selected (S36). The reason why the determination of S30 is not performed when the cooling fan is not in the LO operation is that it is difficult to determine a short-circuit failure because the potential VMF is low even in normal operation modes other than LO.
[0045]
On the other hand, if the cooling fan is OFF in S20 (both Sr and Sc are OFF), the process proceeds to S38, and it is determined whether or not the fan relay switch 98 is welded (S38). Here, the standard value of the inter-terminal voltage of the auxiliary battery 80 is 12V, and when the variation is included, the inter-terminal voltage of the auxiliary battery 80 is approximately 9 to 15V. If the fan relay switch 98 is normal, the switch is opened when the fan is OFF, and the potential VMF is considerably lower than the auxiliary battery voltage. However, when the fan relay switch 98 is welded, the potential VMF becomes close to the auxiliary battery voltage. Therefore, in S38, the potential VMF is compared with a predetermined welding determination reference value (9V), and if it is equal to or higher than the reference value, it is determined that welding has occurred. If welding has not occurred, a charge / discharge power calculation map for normal operation (FIG. 14: discharge, FIG. 15: charge) is selected (S40), and the process ends.
[0046]
Even when the fan relay switch 98 is welded, there is no problem even if charging / discharging is normally performed between the load 70 and the battery 50 during traveling of the vehicle. However, there is a problem if external charging is performed using the external charger 82 in a state where relay welding occurs. As can be seen from FIG. 4, current flows from the auxiliary battery 80 toward the external charger 82. In this embodiment, the process at the time of relay welding is set in consideration of the above points. When S38 is YES, a map for normal operation (FIG. 14: discharge, FIG. 15: charge) is selected (S42). Then, a diagnosis code (fan relay welding) is recorded, and an alarm indicating the occurrence of a failure is issued (S44). Further, processing for prohibiting charging using the external charger 82 is performed (S46). Therefore, when this process is performed while the vehicle is running, the normal charge / discharge process using the normal map is continued. However, even if external charging is performed later, this external charging is prohibited. If the external charging is already being executed, the external charging is stopped by the prohibiting process in S46.
[0047]
[Calculation process of charge / discharge power]
Next, a process for calculating appropriate charge / discharge power Win, Wout using the map selected in the abnormality determination process will be described. This process is performed in S10 of FIG. 7, and the calculated value is used for charge / discharge control during traveling. Similarly, in the external charging using the external charger 82, the charging power Win is calculated, and this Win is used for charging control (in the external charging, Wout is unnecessary).
[0048]
First, as a representative example, a process of calculating the discharge power Wout using the map (normal operation, discharge) of FIG. 14 and a process of calculating the charge power Win using the map (normal operation, charge) of FIG. explain.
[0049]
Here, in FIG. 3 described above, the battery 50, the temperature sensor 72, and the voltage sensor 74 are shown in a simplified manner. However, actually, as shown in FIG. 9, the battery 50 includes 240 battery cells 118 (nickel metal hydride batteries) connected in series. The 240 battery cells 118 are divided into 20 battery blocks BK1 to BK20, that is, each battery block BKn (n is a block number, the same applies hereinafter) includes 20 battery cells. Then, block voltages (voltages between both ends of each block) V1 to V20 are individually detected, and block temperatures (battery temperatures of each block) TBK1 to TBK20 are individually detected.
[0050]
The discharge power Wout is calculated for each block using the block voltage and the block temperature. FIG. 10 shows a calculation process of the discharge power Wout · n (n = 1 to 20) of the nth block. First, it is determined whether or not the block voltage Vn × 20 is smaller than 190V (whether or not the voltage per cell (hereinafter referred to as cell voltage) is smaller than 0.8V) (S50). If S50 is YES, Wout-step (x) (initial value 0) is decremented (S52). The minimum value of step (x) is -8. If S50 is NO, it is determined whether or not the block voltage Vn × 20 is smaller than 215V (whether or not the cell voltage is smaller than 0.9V) (S54). If S54 is YES, the process proceeds to S56, and if Wout-step (x) is larger than −5, step (x) is decremented (S56). If S54 is NO, it is determined whether or not the block voltage Vn × 20 is greater than 305V (whether or not the cell voltage is greater than 1.27V) (S58). If S58 is YES, Wout-step (x) is incremented (maximum value 0) (S60). If S58 is NO, Wout-step (x) is not changed.
[0051]
In this way, Wout-step (x) is updated according to the current block voltage. If the cell voltage is stably larger than 1.27 V by the processing of S50 to S60, Wout-step (x) is 0. If 1.27 V> cell voltage ≧ 0.9 V, step (x) is either 0 to −5. If 0.9V> cell voltage ≧ 0.8V continues, step (x) = − 5. Further, when 0.8V> cell voltage continues, step (x) = 0.
[0052]
Next, the discharge power Wout · n is calculated based on Wout-step (x) determined in S50 to S60 and the block temperature TBKn (S62). Here, Wout · n corresponding to step (x) and block temperature TBKn is read from the map of FIG. At this time, Wout · n corresponding to an intermediate TBKn not shown in the map is calculated by TBKn linear interpolation.
[0053]
FIG. 11 is a graph showing the Wout calculation map of FIG. As shown in the figure, Wout is constant in the normal temperature region, and Wout is dropped in the high temperature region and the low temperature region for battery protection. Further, Wout becomes smaller as Wout-step (x) approaches -8. As described above, when the cell voltage is high, step (x) is 0, and the calculated value of Wout is maximized. As the cell voltage decreases, step (x) decreases and Wout also decreases. If a cell voltage of less than 0.8V continues, Wout becomes zero.
[0054]
The above Wout calculation process shown in FIG. 10 is performed for each block. Then, the minimum value of Wout · 1 to Wout · 20 of all the blocks is obtained, and this minimum value is determined as the final discharge power Wout. Further, the discharge power Wout (Wout · 1 to Wout · 20) is repeatedly calculated and determined every second.
[0055]
Next, the charging power Win calculation process will be described with reference to FIG. Similar to Wout, Win is also calculated for each block. FIG. 12 shows a process for calculating the charging power Win · n of the nth block. The method of using the map is basically the same as the Wout calculation process.
[0056]
In FIG. 12, in S70, it is determined whether or not the block voltage Vn × 20 is greater than 400V (whether or not the cell voltage is greater than 1.67V). If S70 is YES, Win-step (y) (initial value 0) is decremented (minimum value-8) (S72). If S70 is NO, it is determined whether or not the block voltage Vn × 20 is greater than 390V (whether or not the cell voltage is greater than 1.63V) (S74). If S74 is YES, the process proceeds to S76, and if Win-step (y) is larger than −5, step (y) is decremented (S76). If S74 is NO, it is determined whether or not the block voltage Vn × 20 is smaller than 380V (whether or not the cell voltage is smaller than 1.58V) (S78). If S78 is YES, Win-step (y) is incremented (maximum value 0) (S80). If S78 is NO, Win-step (y) is not changed.
[0057]
In the above processing (S70 to S80), Win-step (y) is 0 while the cell voltage is less than 1.58V. If 1.58V <cell voltage ≦ 1.63V, step (y) is either 0 to −5. If 1.63 V <cell voltage ≦ 1.67 V continues, step (y) = − 5. Further, when 1.67 V <cell voltage continues, step (y) = 0.
[0058]
Next, the charging power Win · n is calculated using Win-step (y) and the block temperature TBKn (S82). Here, Win · n is read from the map (for charging) in FIG. Similar to the Wout calculation process, TBKn linear interpolation is performed. And the minimum value of Win1-Win20 of all the blocks is calculated | required, and this minimum value is determined to the final charging electric power Win. The calculation of the charging power Win is also performed every second. When the map of FIG. 15 is represented by a graph, the same lines as in FIG. 11 are obtained. Since the step (y) is 0 while the cell voltage is low, the calculated value of Win is maximized. As the cell voltage increases, step (y) decreases and Win also decreases. When the cell voltage exceeds 1.67V, Win becomes zero.
[0059]
The calculation processing of the charge / discharge power Win and Wout using the normal operation map (FIGS. 14 and 15) has been described above. The calculation process using the open failure map and the short failure map is performed in the same manner. That is, the map (FIGS. 14 to 19) to be selected differs between when the cooling fan device 78 is abnormal and when it is normal, but the calculation process itself is common.
[0060]
Therefore, depending on the use of this map, the calculated values of the charge / discharge power Win and Wout differ between the normal state and the abnormal state of the cooling fan device 78, and this calculated value depends on the type of abnormality. Different values. As described above, the calculation results Win and Wout are sent to the control CPU 56 and used in the control process of the load 70. At the time of discharge, the control CPU 56 adjusts the power consumption of the load 70 so that the discharge power becomes Wout or less. At the time of charging, the control CPU 56 adjusts the generated power of the load 70 so that the charging power becomes Win or less. Further, during external charging, the power supplied from the external charger 82 to the battery 50 is adjusted to the above Win or less.
[0061]
Referring to FIG. 13, the normal operation map, the open failure map, and the short failure map are compared. The line in FIG. 13 represents Wout when Wout-step (x) = 0. As shown, the open failure map is shifted to a lower temperature side than the normal operation map. Further, the short failure map is shifted to a higher temperature side than the normal operation map. Corresponding to this shift, the calculated value of Wout varies from map to map.
[0062]
Even when Wout-step (x) is not 0, the Wout line is shifted between maps as in FIG. Further, the charging power Win is set in the same manner as the discharging power Wout, that is, the open failure map is shifted to the low temperature side, and the short failure map is shifted to the high temperature side. In the present embodiment, when step (x) = step (y), the absolute values of Wout and Win match. However, they do not need to match, and the shift width of the failure map may be different between Wout and Win.
[0063]
With reference to FIG. 13, the advantage obtained by this embodiment is demonstrated. When the Tr open failure occurs, the cooling fan device 78 becomes inoperable and the cooling capacity decreases. When such an abnormality occurs during traveling, the battery temperature rises. However, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the open failure line is shifted from the normal operation line to the low temperature side. By this shift, charge / discharge power is reduced before the battery temperature becomes excessively high, and heat generation of the battery is also suppressed. By changing the charge / discharge power, it is possible to reliably avoid overheating of the battery and deterioration due to overheating, so that the battery can be used continuously. At this time, although the hybrid vehicle is in a state where the motor output is reduced according to the open failure line of FIG. 13, it can continue to use the battery in a high temperature state without deteriorating. Therefore, traveling using the motor output and the output of the internal combustion engine can be continued. The driver can move the vehicle to an appropriate place such as a service center when receiving a warning of the occurrence of a failure.
[0064]
On the other hand, if a Tr short circuit failure or a DUTY 100% failure has occurred and the fan relay switch 98 has a short circuit failure due to welding, failure, etc., the cooling fan operates at its maximum capacity. Cooling capacity will increase more than expected. By the way, in the low temperature region, the battery is in a state where its internal resistance increases and is likely to deteriorate. Therefore, when starting the vehicle while the outside air temperature is low, it is desirable to stop the cooling fan and quickly raise the battery temperature to an appropriate temperature. However, if a short circuit failure or a DUTY 100% failure occurs at this time, the battery temperature remains low because the cooling fan operates. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the short failure line is shifted from the normal operation line to the high temperature side. Due to this shift in anticipation of the difference in cooling capacity, the charge / discharge power is reduced before the battery temperature becomes excessively low, and excessive use of the battery in the low temperature region is suppressed. By this charge / discharge power change, it is possible to reliably avoid overcooling of the battery and deterioration due to it, so that the battery can be used continuously. At this time as well, the hybrid vehicle is in a state in which the motor output is reduced according to the short failure line in FIG. 13, but can continue to use the battery in a low temperature state without deteriorating.
[0065]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. According to the present embodiment, an abnormality of the cooling fan device 78 is detected, and the charge / discharge power of the battery is changed when the abnormality occurs, so that an appropriate state of the battery is maintained. As a result, battery deterioration due to battery lowering or higher temperature than expected can be prevented. Further, since the battery can continue to be used even after the cooling fan device 78 breaks down, so-called limping foam travel is possible, and the vehicle can be moved to a repair facility or the like at a low speed.
[0066]
Further, according to the present embodiment, a welding failure of the fan relay switch 98 of the cooling fan device 78 can be detected. Since charging using the external charger 82 is prohibited when a welding failure occurs, a situation in which current flows from the auxiliary battery 80 toward the external charger 82 is avoided. Since there is no worry about the occurrence of such a situation, the operator can easily handle the external charger 82 and the connector 84.
[0067]
In the present embodiment, the present invention is applied to a drive system for a hybrid vehicle. On the other hand, the present invention can be similarly applied to a general electric vehicle that is not a hybrid vehicle. In addition, the present invention can be similarly applied to a secondary battery device provided in any device other than a vehicle, and the effects of the present invention can be suitably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a setting example of a charge / discharge power upper limit value according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a hybrid system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a secondary battery device of the present invention provided in the system of FIG.
4 is a view showing a cooling fan system provided in the system of FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing control at the time of starting the cooling fan of FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing a state in which a battery is mounted on a vehicle.
7 is a flowchart showing the operation of the system of FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing details of fan abnormality determination processing in FIG. 7;
9 is a diagram showing the configuration of the battery, voltage sensor, and temperature sensor of FIG. 3;
FIG. 10 is a flowchart showing a calculation process of the discharge power Wout.
FIG. 11 is a diagram showing discharge power Wout when the cooling fan is normal.
FIG. 12 is a flowchart showing processing for calculating charging power Win.
FIG. 13 is a diagram comparing discharge electric power Wout when a cooling fan is normally operated, when an open failure occurs, and when a short failure occurs.
FIG. 14 is a diagram showing a map for calculating discharge power when the cooling fan is operating normally.
FIG. 15 is a diagram illustrating a map for calculating charging power when the cooling fan is operating normally.
FIG. 16 is a diagram showing a map for calculating discharge power when an open failure of a cooling fan occurs.
FIG. 17 is a diagram showing a map for calculating charging power when an open failure of a cooling fan occurs.
FIG. 18 is a diagram showing a map for calculating discharge power when a cooling fan short-circuit failure occurs.
FIG. 19 is a diagram showing a map for calculating charging power when a cooling fan short-circuit failure occurs.
[Explanation of symbols]
50 battery, 56 control CPU, 68 battery ECU, 72 temperature sensor, 74 voltage sensor, 76 current sensor, 78 cooling fan device, 80 auxiliary battery, 82 external charger, 86 power storage amount calculation unit, 88 cooling fan control unit, 90 fan abnormality determination unit, 92 charge / discharge power calculation unit, 94 fan, 96 fan motor, 98 fan relay switch, 100 fan transistor.

Claims

A secondary battery,
Charge / discharge control means for controlling charge / discharge power of the secondary battery;
Cooling means for cooling the secondary battery;
In a secondary battery device including
A cooling abnormality detecting means for detecting a cooling abnormality which is an abnormality of the cooling means,
The charging / discharging control means changes charging / discharging power according to a cooling capacity difference between a cooling abnormal state and a cooling normal state when the cooling abnormality occurs.

The apparatus of claim 1.
The charge / discharge control means includes an upper limit value setting means for setting an upper limit value of charge / discharge power according to the state of the secondary battery, and when the cooling abnormality occurs, as a change of the charge / discharge power, A secondary battery device, wherein the charge / discharge power upper limit value in a normal cooling state is changed to a charge / discharge power upper limit value in an abnormal cooling state.

The apparatus of claim 2.
The cooling abnormality detecting means discriminates and detects a plurality of types of cooling abnormality, and the charge / discharge control means determines an upper limit value of the charge / discharge power according to the type of cooling abnormality. Battery device.