[go: up one dir, main page]

JP3997965B2 - 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム - Google Patents

組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム Download PDF

Info

Publication number
JP3997965B2
JP3997965B2 JP2003281429A JP2003281429A JP3997965B2 JP 3997965 B2 JP3997965 B2 JP 3997965B2 JP 2003281429 A JP2003281429 A JP 2003281429A JP 2003281429 A JP2003281429 A JP 2003281429A JP 3997965 B2 JP3997965 B2 JP 3997965B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
charge
capacity
discharge control
charge state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003281429A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005051921A (ja
Inventor
晃生 石下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003281429A priority Critical patent/JP3997965B2/ja
Priority to DE112004001276.7T priority patent/DE112004001276B4/de
Priority to PCT/IB2004/002385 priority patent/WO2005010539A1/en
Priority to CNB2004800217681A priority patent/CN100520432C/zh
Priority to US10/563,462 priority patent/US7439710B2/en
Publication of JP2005051921A publication Critical patent/JP2005051921A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3997965B2 publication Critical patent/JP3997965B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Description

本発明は、複数の単位電池からなる組電池で構成される二次電池の充放電制御を行う充放電制御装置、方法、プログラムおよび電池制御システムに関する。
従来より、車両駆動用モータの他に、エンジン駆動される発電機を搭載したハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車には、複数の単位電池(例えば、電池セルや電池ブロック)が直列に接続された組電池が搭載されている。組電池はその電力により駆動用モータを駆動し、発電機(駆動モータと共用である場合もある。)からの電力が組電池に充電される。
図5には、このような組電池の充放電制御を行う場合の電池制御システム100の構成例が示される。図5において、複数の電池セル10が直列に接続された組電池12には、電池セル10の電圧を検出するための電圧検出器14が接続されている。この電圧検出器14の出力に基づき、電池ECU16により電池セル10の充電状態値(SOC;State of Charge)が算出される。なお、電圧検出器14で検出される電圧値としては、上記のように各電池セル10の電圧値でも良いが、組電池12は、通常複数の電池セル10が直列に接続された電池ブロックをさらに複数直列接続した構成となっているので、各電池ブロック毎の電圧値でもよい。この場合、各電池ブロック毎の電圧値から電池ECU16により各電池ブロックのSOCを算出することになる。このようにして算出されたSOCに基づき、駆動用モータ、発電機駆動用エンジン、発電機、インバータなどからなる負荷20をHVECU18が制御し、組電池12の充放電量を調節して、組電池12のSOCが所定範囲に入るように制御する。このSOCの制御範囲としては、例えば20%〜80%の範囲が採用される。このような組電池12のSOCの制御方法の例は、例えば特開2000−14029号公報等に開示されている。
上記従来の制御方法においては、組電池12のSOCを所定の範囲例えば20%〜80%の間に制御する場合に、図6(a)、(b)(縦軸は組電池の個数を示し、横軸は各単位電池のSOCを示す。)に示されるように制御範囲の下限(20%)と上限(80%)とで組電池12のSOCの代表値が異なっている。すなわち、制御範囲の下限値で組電池12の全体のSOCを制御する場合には、各電池セル10あるいは電池ブロック毎の電圧からそれぞれの残存容量を求め、それらの残存容量のうち最小のものを組電池12の全体のSOCを制御する場合の代表SOCとし、この代表SOCが下限値を下回らないように制御している。また、制御範囲の上限値で組電池12のSOCを制御する場合には、各電池セル10あるいは電池ブロック毎の残存容量のうち最大容量値を組電池12の代表SOCとし、この代表SOCが上限値を超えないように制御している。
各電池セル10毎の充放電能力には、組電池12の使用時間の増加と共にばらつきが生じる。このため、組電池12の使用開始当時には、図6(a)に示されるように、各電池セル10あるいは電池ブロック間のSOCのばらつきが小さかったものが、時間の経過とともに、図6(b)に示されるように、SOCのばらつきが大きくなってくる。しかし、上述した制御方法では、SOCのばらつきのうちの最小値、最大値により制御範囲の下限、上限の制御を行うので、全ての電池セル10あるいは電池ブロックのSOCが必ず制御範囲内に入っていることになる。
特開2000−14029号公報
しかし、上記特開2000−224701号公報では、制御範囲の下限値・上限値でSOCを制御しているため、SOC制御の演算処理が煩雑になるという課題があった。本発明者は、その課題等を解決するために簡易な演算処理でSOC制御ができる組電池の充放電制御方法を出願している(特願2002−43216号)。本出願では、組電池を構成する単位電池(例えば電池セル、電池ブロック)の最小容量値を算出し、その最小容量値を代表SOCとして基準とし、その代表SOC(制御充電状態値)で制御されることを特徴としている。
図5で示されるハイブリッド電気自動車で一例を説明する。代表SOCが制御中心値まで増加すると、十分に充電されたと電池ECU16は判定する。その判定指示がHVECU18に送られるまでは、HVECU18は負荷20に対して充電を指示し続ける。すなわち、HVECU18は、負荷20に指示を送り、エンジンを駆動させ、エンジンの動力を駆動モータによる車両走行だけではなく、発電機による組電池の充電にも配分させるという制御を行うことになる。本発明は、容量差(容量バラツキ)に係わらず、より高精度に組電池の充放電を制御できる組電池の電池制御装置、方法、プログラムおよび電池制御システムを提供することを目的とする。
本発明は、複数の単位電池から構成される組電池の充放電制御装置であって、複数の単位電池の残存容量のうちの最小残存容量値に基づいて、組電池の充電状態を代表する制御充電状態値を求める制御充電状態値演算手段と、複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における制御充電状態値よりも見かけ上の値が大きい第1の見かけ充電状態値を組電池の充放電制御に使用し、容量差が所定値より小さいときは、その時点における制御充電状態値を組電池の充放電制御に使用する充放電制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の充放電制御装置であって、前記容量差と前記第1の見かけ充電状態値との関係は、以下の数式(1)で表されることが好適である。
Figure 0003997965
(ここで、SOCは第1の見かけ充電状態値、SOCmidは充電状態値の制御中心値、SOClowは充電状態値の下限設定値、SOChighは充電状態値の上限設定値、QlowはSOClowの容量換算値、QhighはSOChighの容量換算値、Qdは容量差値、Qminは残存容量最小値、Qmaxは最大残存容量最大値である。)
本発明の充放電制御装置であって、数式(1)において、以下の数式(2)で示される右辺の分母が零割防止所定値以下の時は、数式(2)に代えて零割防止所定値を採用することが好適である。
Qhigh−Qlow−Qd (2)
本発明の充放電制御装置であって、数式(1)について、SOCが最大ガード値より大きくなる場合には左辺に代えて最大ガード値を採用することが好適である。
本発明の充放電制御装置であって、数式(1)について、SOCが最小ガード値より小さくなる場合には左辺に代えて最小ガード値を採用することが好適である。
本発明は、複数の単位電池から構成される組電池の充放電制御装置であって、複数の単位電池の残存容量のうちの最大残存容量値に基づいて、組電池の充電状態を代表する制御充電状態値を求める制御充電状態値演算手段と、複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における制御充電状態値よりも見かけ上の値が小さい第2の見かけ充電状態値を組電池の充放電制御に使用し、容量差が所定値より小さいときは、その時点における制御充電状態値を組電池の充放電制御に使用する充放電制御手段と、を備えることを特徴とする
本発明は、複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における最小残存容量値に基づいて求められる、組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が大きい第3の見かけ充電状態値を組電池の充放電制御に使用し、容量差が所定値より小さいときは、その時点における制御充電状態値を組電池の充放電制御に使用することを特徴とする。
本発明の充放電制御方法であって、容量差と前記第3の見かけ充電状態値との関係は、以下の数式(1)で表されることが好適である。
Figure 0003997965
(ここで、SOCは第3の見かけ充電状態値、SOCmidは充電状態値の制御中心値、SOClowは充電状態値の下限設定値、SOChighは充電状態値の上限設定値、QlowはSOClowの容量換算値、QhighはSOChighの容量換算値、Qdは容量差値、Qminは残存容量最小値、Qmaxは最大残存容量最大値である。)
本発明は、複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における最大残存容量値に基づいて求められる、組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が小さい第4の見かけ充電状態値を組電池の充放電制御に使用し、容量差が所定値より小さいときは、その時点における制御充電状態値を組電池の充放電制御に使用することを特徴とする。
本発明は、複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御プログラムであって、複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における最小残存容量値に基づいて求められる、組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が大きい第5の見かけ充電状態値を組電池の充放電制御に使用し、容量差が所定値より小さいときは、その時点における制御充電状態値を組電池の充放電制御に使用することを特徴とする。
本発明の充放電制御プログラムであって、容量差と前記第5の見かけ充電状態値との関係は以下の数式(1)で表されることが好適である。
Figure 0003997965
(ここで、SOCは第5の見かけ充電状態値、SOCmidは充電状態値の制御中心値、SOClowは充電状態値の下限設定値、SOChighは充電状態値の上限設定値、QlowはSOClowの容量換算値、QhighはSOChighの容量換算値、Qdは容量差値、Qminは残存容量最小値、Qmaxは最大残存容量最大値である。)
本発明は、複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御プログラムであって、複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における最大残存容量値に基づいて求められる、組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が小さい第6の見かけ充電状態値を組電池の充放電制御に使用し、容量差が所定値より小さいときは、その時点における制御充電状態値を組電池の充放電制御に使用することを特徴とする。
本発明は、より高精度に組電池の充放電を制御できる組電池の電池制御装置、方法、プログラムおよび電池制御システムを提供できる。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明を実施するための一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
[ハイブリッド電気自動車に適用した構成(電池制御システム)]
図5には、本発明の充放電制御プログラムをハイブリッド電気自動車に適用した電池制御システム100が示される。本発明の充放電制御プログラムはコンピュータである電池ECU200に読み込まれている。組電池12には複数の電池ブロック10が直列に接続されて構成されている。組電池12には、電池ブロック10の電圧を検出するための電圧検出器14が接続されている。電池ECU200はこの電圧検出器14の出力に基づき、組電池12を構成する各電池ブロック10のSOCを算出する。電池ECU200は、充放電制御プログラムによって各電池ブロック10のSOCからHVECU18に送るSOCを算出する。電池ECU200が算出したSOCに基づきそのSOCを判定して、HVECU18が駆動用モータ、発電機駆動用エンジン、発電機、インバータなどからなる負荷20を制御する。すなわち、組電池12の充放電量を調節して、組電池12の全体のSOCが所定範囲に入るように制御する。このSOCの制御範囲としては、例えば20%〜80%の範囲が採用される。これら電池ECU200、HVECU18、組電池12、負荷20、電圧検出器14等から電池制御システム100は構成される。
組電池12を構成する単位電池である電池ブロック10は、多数のバッテリセルを直列接続した組電池であり、例えば、Ni系電池、ニッケル水素(Ni−MH)電池、リチウムイオン電池など、二次電池のセルからなる。各電池ブロック10のSOCは電圧だけでなく、電池ブロックの温度、実測される電流値が勘案されて算出されていてもよい。
上記はHVECU18と電池ECU200が分離した構成となっているがHVECU18と電池ECU200とを統合させて1つの装置とすることも可能である。また、電池ECU200に充放電プログラムが読み込まれる例を説明しているが、充放電プログラムはHVECU18に読み込まれていてもよい。
負荷20としては、エンジンECU(E/GECU)、モータECU、インバータ、モータジェネレータなどが挙げられる。HVECU18は、エンジンの出力等の制御するE/GECUへエンジンの出力指令を出すと共に、E/GECUなどからのエンジン出力制御情報を受ける。さらに、HVECU18は、モータへトルク指令などをモータECUに出力するとともに、モータECUからのモータ制御情報を入力する。また、モータECUは、インバータにおけるスイッチング制御を行う。これにより、モータジェネレータへの入力が決定され、駆動輪を出力に応じて駆動させることができる。
[充放電制御方法]
次に図2を用いて、電池ECU200で行われる充放電制御方法について説明する。電池ECU200に読み込まれた充放電制御プログラム(図2)が実行される。電池ECU200は電圧検出手段14から組電池12を構成する電池ブロック10のすべてのSOCを検出する。SOC(%)からを残存容量(Ah)を算出する。電池ブロック10の残存容量のうち最小残存容量もつものと最大残存容量を持つものを特定する。その最大残存容量から最小残存容量を引いた値を容量差を単位電池間の容量バラツキ値:Qd(Ah)として求める(S10)。
容量バラツキ値(Qd)と予め記憶させてある所定容量差最大値であるSOC算出用容量バラツキ上限ガード値:Q1(Ah)との比較を行う。(S12)Q1はQdが電池ブロックの異常等により極大した場合に、一定値に抑制するものである。すなわち、本発明は単位電池の容量残存容量最小値(Qmin)から求められるSOCを制御充電状態値(代表SOC)としている。Qminは残存容量最大値(Qmax)とQdとの差(Qmin=Qmax−Qd)によって求められるものである。ここで、QdがQ1以下である場合には、通常通りQminは残存容量最大値(Qmax)とQdとの差(Qmin=Qmax−Qd)によって求められる(S16)。しかし、Q1よりもQdが大きい場合にはQ1をQdに代えて、Qmin=Qmax−Q1としてQminを求める(S14)。この制御充電状態値がQdの突発的な拡大等によって極小の値もしくは負の値となるようなことを防止し、数学的な不具合が生じること等を防止している。
Qminを求めた後、QminとQdに基づきHVECU18へ報告するSOCを求める。ここでQdとQ2(SOC算出方式切り替え判定値)との比較を行う(S18)。Q2は予め記憶されている。QdがQ2以下である場合には、特願2002−43216号の方法を採用する。すなわち、Qminを満充電状態の容量値(Qfull)で除算し、その百分率をHVECU18へ報告するSOCとする(S20)。この関係は図3において示される。すなわち、QminはHVECU18へ報告するSOCと比例関係にある。この状態では容量バラツキの低減等の作用を期待できる、先願の利点を利用することが好ましいからである。すなわち、Qminに対応する最小のSOC(制御充電状態値、代表SOC)のみを使って充放電制御を行うと、最大のSOCあるいはこれに近いSOCの電池ブロック10の充電量が制御範囲を超えて大きくなる場合があっても、容量バラツキを抑制できる。各電池ブロック10はSOCが高くなるほど充電効率が低下し、また自己放電量も多くなる。このため、電池ブロック10間のばらつきのうち最小のSOCによって充放電制御を行っても、ばらつきのうち大きい方のSOCとなっている電池ブロックのSOCの増加が抑制される。これにより、各電池ブロック10を過充電状態にしてSOCの均等化を行わなくても、SOCのばらつきが一定値を超え大きくなり続けることはない。従って、均等化制御を行う必要がなくなり、過充電による電池寿命の劣化を防止することができるといった容量バラツキの均等化効果を得ることができる。
QdがQ2よりも大である場合には、見かけのSOCを演算し、その見かけのSOCをHVECU18へ報告する。具体的には図4で示される実線部分のように、図3のSOC算出(図4の点線部分に相当)よりも、同じ残存容量最小値Qminの値に対するSOCの値をより大きな値とすることで解決を図る。すなわち、容量バラツキ(Qd)の大きさに応じてSOCを大きな値とし、見かけSOCを演算する。この見かけSOCをHVECU18へ報告することで、制御中心値(SOCmid)を超えることができたと判定することとしている。このQdとQminとの関係式(図4の実線部分に相当)は以下の数式(1)で示される。
Figure 0003997965
(ここで、SOCは見かけSOC(%)、SOCmidは制御中心値(%)、SOClowはSOC下限設定値(%)、SOChighはSOC上限設定値(%)、QlowはSOClowの容量換算値(Ah)、QhighはSOChighの容量換算値(Ah)である。SOCmidは制御中心値(%)、SOClowはSOC下限設定値(%)、SOChighはSOC上限設定値(%)は予め設定されて記憶されている)。
見かけSOCを演算するに当たって、上記数式(1)において分母に相当する以下の数式(2)から数式(1)の分母(図4の(A)に相当)を求める(S22)。
Qhigh−Qlow−Qd (2)
ここで上記数式(2)で示される分母が零に近い値または負値となることを防止するために零割防止所定値である予め設定されているQ3(分母下限ガード値)との比較を行う(S24)。数式(2)で演算される値がQ3よりも小さい場合にはQ3を数式(1)の分母に導入する(S26)。このようにして数学的な不具合を防止することができる。数式(1)の分母が決定された後は、数式(1)に、この分母とSOCmid(%)、SOClow(%)、SOChigh(%)、Qlow(Ah)、Qd(Ah)、Qmin(Ah)を適用して見かけSOCを算出し、この見かけSOCをHVECU18へ報告するSOCとして採用する(S28)。
HVECU18へ報告されるSOCは、さらに予め記憶された最大ガード(MAXガード)値と最小ガード(MINガード)値と数学的に比較され、フィルタリングされる。SOCは最大ガード値(例えばSOC100%)とくらべて大きい場合には(S30)、そのSOCに代えて最大ガード値をHVECU18へ報告する(S32)。最小ガード値(例えばSOC0%)と比較して小さい場合には(S34)、そのSOCに代えて最小ガード値をHVECU18へ報告する(S36)。このようにしてHVECU18が判定に用いるSOCを報告し(S38)高精度に組電池を充放電制御できることとなる。なお図2のSOCの演算はS10〜S38を繰り返し、常時、HVECU18に制御において適切なSOCを報告することができる。
なお、本実施形態では単位電池の容量上限値が制限される例に基づいて、単位電池の残存容量の最小値により充放電制御する方法を示したが、同様に単位電池の容量下限値が制限されることに基づいて、単位電池の残存容量の最大値により充放電制御する方法も同様に実施することが可能である
本発明は、二次電池の組電池を有する電気自動車全般(例えば燃料電池自動車、燃料電池と内燃機関を併用するハイブリッド電気自動車)の充放電制御装置、方法、プログラム電池制御システムとして適用できる。自動車は軽自動車、乗用車、大型・小型特殊車、大型車(バス、トラック)等様々に本発明の充放電制御・電池制御システムを適用できる。
また、本発明は、自動車に捕らわれず、二次電池(例えばリチウムイオン二次電池、Ni系電池(例えばNi−MH電池、Ni−Cd電池)、鉛蓄電池)を有している機器全般の充放電制御に用いることができ、その機器に備えられた二次電池の組電池の充放電制御にも適用することができる。例えば家庭用・業務用発電燃料電池の蓄電に要する二次電池の劣化検出としても適用できる。また、航空機、船舶、パーソナルコンピュータ関連機器全般、携帯電話等の移動体に備えられた二次電池の組電池の充放電制御にも適用できることが考えられる。
本発明の充放電制御をハイブリッド電気自動車に適用した電池制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の充放電プログラムを説明するフローチャートである。 容量バラツキが小さい場合のSOC換算図である。 容量バラツキが大きい場合のSOC換算図である。 従来の電池制御システムの構成を示すブロック図である。 (a)(b)時間経過に伴う容量バラツキの拡大を説明する説明図である。 (a)容量バラツキが小さい場合と(b)容量バラツキが大きい場合の充放電制御を説明する説明図である。
符号の説明
10 単位電池(電池ブロック)、12 組電池、14 電圧検出手段、16,200 電池ECU、18 HVECU、20 負荷、100 電池制御システム。

Claims (12)

  1. 複数の単位電池から構成される組電池の充放電制御装置であって、
    前記複数の単位電池の残存容量のうちの最小残存容量値に基づいて、前記組電池の充電状態を代表する制御充電状態値を求める制御充電状態値演算手段と、
    前記複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における前記制御充電状態値よりも見かけ上の値が大きい第1の見かけ充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用し、前記容量差が所定値より小さいときは、その時点における前記制御充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用する充放電制御手段と、を備えることを特徴とする充放電制御装置。
  2. 請求項1に記載の装置であって、
    前記容量差と前記第1の見かけ充電状態値との関係は、以下の数式(1)で表される充放電制御装置。
    Figure 0003997965
    (ここで、SOCは第1の見かけ充電状態値、SOCmidは充電状態値の制御中心値、SOClowは充電状態値の下限設定値、SOChighは充電状態値の上限設定値、QlowはSOClowの容量換算値、QhighはSOChighの容量換算値、Qdは容量差値、Qminは残存容量最小値、Qmaxは最大残存容量最大値である。)
  3. 請求項2に記載の装置であって、
    前記数式(1)において、以下の数式(2)で示される右辺の分母が零割防止所定値以下の時は、数式(2)に代えて零割防止所定値を採用する充放電制御装置。
    Qhigh−Qlow−Qd (2)
  4. 請求項2または3に記載の装置であって、
    前記数式(1)について、SOCが最大ガード値より大きくなる場合には左辺に代えて最大ガード値を採用する充放電制御装置。
  5. 請求項から4のいずれか1つに記載の装置であって、
    前記数式(1)について、SOCが最小ガード値より小さくなる場合には左辺に代えて最小ガード値を採用する充放電制御装置。
  6. 複数の単位電池から構成される組電池の充放電制御装置であって、
    前記複数の単位電池の残存容量のうちの最大残存容量値に基づいて、前記組電池の充電状態を代表する制御充電状態値を求める制御充電状態値演算手段と、
    前記複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における前記制御充電状態値よりも見かけ上の値が小さい第2の見かけ充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用し、前記容量差が所定値より小さいときは、その時点における前記制御充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用する充放電制御手段と、を備えることを特徴とする充放電制御装置。
  7. 複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
    前記複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における前記最小残存容量値に基づいて求められる、前記組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が大きい第3の見かけ充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用し、前記容量差が所定値より小さいときは、その時点における前記制御充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用することを特徴とする充放電制御方法。
  8. 請求項7に記載の方法であって、
    前記容量差と前記第3の見かけ充電状態値との関係は、以下の数式(1)で表される充放電制御装置。
    Figure 0003997965
    (ここで、SOCは第3の見かけ充電状態値、SOCmidは充電状態値の制御中心値、SOClowは充電状態値の下限設定値、SOChighは充電状態値の上限設定値、QlowはSOClowの容量換算値、QhighはSOChighの容量換算値、Qdは容量差値、Qminは残存容量最小値、Qmaxは最大残存容量最大値である。)
  9. 複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
    前記複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における前記最大残存容量値に基づいて求められる、前記組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が小さい第4の見かけ充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用し、前記容量差が所定値より小さいときは、その時点における前記制御充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用することを特徴とする充放電制御方法。
  10. 複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御プログラムであって、
    前記複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における前記最小残存容量値に基づいて求められる、前記組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が大きい第5の見かけ充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用し、前記容量差が所定値より小さいときは、その時点における前記制御充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用することを特徴とする充放電制御プログラム。
  11. 請求項10に記載のプログラムであって、
    前記容量差と前記第5の見かけ充電状態値との関係は以下の数式(1)で表される充放電制御装置。
    Figure 0003997965
    (ここで、SOCは第5の見かけ充電状態値、SOCmidは充電状態値の制御中心値、SOClowは充電状態値の下限設定値、SOChighは充電状態値の上限設定値、QlowはSOClowの容量換算値、QhighはSOChighの容量換算値、Qdは容量差値、Qminは残存容量最小値、Qmaxは最大残存容量最大値である。)
  12. 複数の単位電池から構成される組電池の充放電を制御する充放電制御プログラムであって、
    前記複数の単位電池のうちの最大残存容量値と、最小残存容量値と、の容量差が所定値以上のときは、その時点における前記最大残存容量値に基づいて求められる、前記組電池の充電状態を代表する制御充電状態値、よりも見かけ上の値が小さい第6の見かけ充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用し、前記容量差が所定値より小さいときは、その時点における前記制御充電状態値を前記組電池の充放電制御に使用することを特徴とする充放電制御プログラム。
JP2003281429A 2003-07-29 2003-07-29 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム Expired - Lifetime JP3997965B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003281429A JP3997965B2 (ja) 2003-07-29 2003-07-29 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム
DE112004001276.7T DE112004001276B4 (de) 2003-07-29 2004-07-26 Batteriesatz-Lade-/Entlade-Steuergerät, Verfahren und Programm, und Batteriesteuersystem
PCT/IB2004/002385 WO2005010539A1 (en) 2003-07-29 2004-07-26 Battery pack capacity control system
CNB2004800217681A CN100520432C (zh) 2003-07-29 2004-07-26 电池组容量控制系统
US10/563,462 US7439710B2 (en) 2003-07-29 2004-07-26 Battery pack capacity control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003281429A JP3997965B2 (ja) 2003-07-29 2003-07-29 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005051921A JP2005051921A (ja) 2005-02-24
JP3997965B2 true JP3997965B2 (ja) 2007-10-24

Family

ID=34100940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003281429A Expired - Lifetime JP3997965B2 (ja) 2003-07-29 2003-07-29 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7439710B2 (ja)
JP (1) JP3997965B2 (ja)
CN (1) CN100520432C (ja)
DE (1) DE112004001276B4 (ja)
WO (1) WO2005010539A1 (ja)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100692404B1 (ko) * 2004-12-21 2007-03-09 현대자동차주식회사 메모리효과를 방지하기 위한 배터리 충전상태 계산 알고리즘
EP1869405B1 (en) 2005-03-18 2014-10-08 Gatekeeper Systems, Inc. Navigation systems and methods for wheeled objects
US7589491B2 (en) * 2006-03-10 2009-09-15 Trojan Battery Company Temperature compensation in recharging of batteries
JP4745879B2 (ja) * 2006-04-06 2011-08-10 日立ビークルエナジー株式会社 ハイブリッド車両制御システム、ハイブリッド車両制御方法及び車両用蓄電池制御システム
US8022674B2 (en) * 2007-07-10 2011-09-20 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. State of charge control method and systems for vehicles
JP4640391B2 (ja) * 2007-08-10 2011-03-02 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両
KR100900280B1 (ko) 2007-12-17 2009-05-29 자동차부품연구원 복합형 에너지 저장장치 및 그 제어방법
KR100900281B1 (ko) 2007-12-18 2009-05-29 자동차부품연구원 복합형 에너지 저장장치 및 그 운용방법
US8044786B2 (en) * 2008-06-19 2011-10-25 Tesla Motors, Inc. Systems and methods for diagnosing battery voltage mis-reporting
EP2352199B1 (en) * 2008-11-21 2015-08-26 Honda Motor Co., Ltd. Charge control device
US8013569B2 (en) * 2009-03-06 2011-09-06 Sustainable Structures LLC Renewable energy vehicle charging station
CN101526587B (zh) * 2009-03-20 2011-05-04 惠州市亿能电子有限公司 串联电池组荷电状态的测量方法
WO2011027449A1 (ja) * 2009-09-03 2011-03-10 トヨタ自動車株式会社 組電池の充電状態検出装置および充電状態検出方法
DE102009054924A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands eines Batteriepacks
JP5762699B2 (ja) * 2010-06-30 2015-08-12 三洋電機株式会社 ハイブリッドカーの電源装置
US9083062B2 (en) 2010-08-02 2015-07-14 Envia Systems, Inc. Battery packs for vehicles and high capacity pouch secondary batteries for incorporation into compact battery packs
DE102010041492A1 (de) 2010-09-28 2012-03-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Anordnung zur Überwachung mindestens einer Batterie, Batterie mit einer solchen Anordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie
DE102010063971A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers
US9523740B2 (en) * 2011-04-01 2016-12-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for determining remaining lifetime
FR2975501B1 (fr) * 2011-05-20 2013-05-31 Renault Sas Procede d'estimation de l'etat de charge d'une batterie electrique
WO2013051135A1 (ja) * 2011-10-06 2013-04-11 日立ビークルエナジー株式会社 電池制御装置
EP2752344A4 (en) * 2011-10-06 2016-03-02 Toyota Motor Co Ltd CONTROL DEVICE FOR A HYBRID VEHICLE
CN103842224A (zh) * 2011-10-06 2014-06-04 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置
JP5880008B2 (ja) 2011-12-19 2016-03-08 マツダ株式会社 車載用電源の制御装置
JP6187308B2 (ja) * 2014-02-19 2017-08-30 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置
FR3018360B1 (fr) * 2014-03-07 2016-02-26 Renault Sas Methode d'estimation d'un etat de charge d'une batterie comportant plusieurs cellules presentant une plage d'utilisation d'etat de charge variable
JP6458441B2 (ja) * 2014-10-20 2019-01-30 株式会社豊田自動織機 組電池充電状態推定装置及び方法
KR102256301B1 (ko) * 2015-01-30 2021-05-26 삼성에스디아이 주식회사 배터리 충방전 제어 시스템 및 방법
CN106329021B (zh) * 2016-10-13 2018-11-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 估算动力电池的剩余可用能量的方法和装置
CN106532147B (zh) * 2016-11-07 2020-01-14 盐城工学院 一种电池组容量优化方法
CN109031130B (zh) * 2018-05-31 2021-04-09 轻客小觅机器人科技(成都)有限公司 一种电量校准方法及装置
CN110297193A (zh) * 2019-06-25 2019-10-01 邢台职业技术学院 多型号蓄电池巡检系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3050073B2 (ja) * 1994-12-22 2000-06-05 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド電気自動車用発電制御装置
JP3533076B2 (ja) * 1997-10-13 2004-05-31 トヨタ自動車株式会社 組電池の蓄電状態検出方法、検出装置、および組電池の充放電制御装置
JPH11174135A (ja) 1997-12-09 1999-07-02 Yazaki Corp 電池残存容量測定装置
JP3360613B2 (ja) 1998-06-25 2002-12-24 トヨタ自動車株式会社 電池制御装置
JP2000166103A (ja) * 1998-12-01 2000-06-16 Sanyo Electric Co Ltd 充放電制御方法
JP4016516B2 (ja) * 1999-01-12 2007-12-05 トヨタ自動車株式会社 組電池の充放電制御装置
JP3676154B2 (ja) * 1999-11-29 2005-07-27 三洋電機株式会社 組電池の充放電制御方法
JP4215962B2 (ja) * 2000-10-23 2009-01-28 株式会社デンソー ハイブリッド車の電池制御装置
US6359419B1 (en) * 2000-12-27 2002-03-19 General Motors Corporation Quasi-adaptive method for determining a battery's state of charge
KR100387491B1 (ko) * 2000-12-28 2003-06-18 현대자동차주식회사 전기 자동차의 배터리 고장 진단방법
JP2003111204A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Sanyo Electric Co Ltd ハイブリッドカーの電源装置の充放電制御方法
JP3849541B2 (ja) * 2002-02-20 2006-11-22 トヨタ自動車株式会社 組電池の充放電制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1829921A (zh) 2006-09-06
DE112004001276B4 (de) 2017-06-14
DE112004001276T5 (de) 2007-08-09
US20060152195A1 (en) 2006-07-13
JP2005051921A (ja) 2005-02-24
WO2005010539A1 (en) 2005-02-03
US7439710B2 (en) 2008-10-21
CN100520432C (zh) 2009-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3997965B2 (ja) 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム
JP3964635B2 (ja) メモリー効果の検出方法およびその解消方法
JP4118035B2 (ja) 電池制御装置
CN105612081B (zh) 用于车辆的蓄电系统
JP4623181B2 (ja) 電動車両および充電制御システム
JP4049959B2 (ja) バッテリ充電方法
US8674659B2 (en) Charge control device and vehicle equipped with the same
JP4794504B2 (ja) 電源装置の制御方法
WO2010047046A1 (ja) 故障診断回路、電源装置、及び故障診断方法
CN103813928A (zh) 电池的处理装置、车辆、电池的处理方法及电池的处理程序
JP3849541B2 (ja) 組電池の充放電制御方法
JP2004080909A (ja) 組電池の残容量均等化装置
JP2018061372A (ja) 車両
JP3855497B2 (ja) 組電池の充放電状態判定方法及び装置
JP2005261034A (ja) 蓄電機構の制御装置
JP2004166350A (ja) 電池制御装置
JP7087400B2 (ja) ソーラー発電システム
JP2020103006A (ja) 車両用充電制御システム
JP2001177918A (ja) 自己発電型電気自動車用電池の制御方法
JP5741189B2 (ja) 車両の充電制御装置および充電制御方法
JP6819719B2 (ja) 車両用電源装置
JP5092903B2 (ja) 車両用電池の充放電制御装置
JP5678915B2 (ja) バッテリ充電制御装置
JP2006187117A (ja) 組電池の充放電制御装置及び方法
JP2011135680A (ja) 蓄電装置の入出力制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070717

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070730

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3997965

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130817

Year of fee payment: 6

EXPY Cancellation because of completion of term