JP5659941B2 - Charge control device - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池の充電制御装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a secondary battery charge control device.
電動機(モータ)を搭載したハイブリッド自動車等の電動車両は、二次電池に蓄えられた電力により、電動機を駆動させている。このような電動車両では、例えば、エンジンを動力源として電動機を発電させて二次電池を充電したり、車両制動時、電動機を発電機として機能させ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して二次電池を充電したりする。 An electric vehicle such as a hybrid vehicle equipped with an electric motor (motor) drives the electric motor with electric power stored in a secondary battery. In such an electric vehicle, for example, an electric motor is generated using an engine as a power source to charge a secondary battery, or when the vehicle is braked, the electric motor functions as a generator to convert kinetic energy of the vehicle into electric energy. Recharge the secondary battery.
二次電池は、充電の際の電圧上昇に伴い充電の副反応でガス発生が起こり、二次電池の内圧が上昇するという問題がある。例えば、ニッケル水素二次電池では、所定の電圧以上となると、主に酸素ガスが発生し、内圧が上昇する。 The secondary battery has a problem in that gas generation occurs due to a side reaction of charging as the voltage increases during charging, and the internal pressure of the secondary battery increases. For example, in a nickel metal hydride secondary battery, when a predetermined voltage or higher is reached, oxygen gas is mainly generated and the internal pressure rises.
例えば、特許文献1には、二次電池の内圧に影響を与える二次電池の物理量と、該物理量に基づいて算出される二次電池の内圧特性の変化を表す指数(特性変化指数)から二次電池の内圧を推定し、その推定した二次電池の内圧に基づいて二次電池の充電制御を行う充電制御装置が提案されている。特許文献1の充電制御装置によれば、二次電池の内圧上昇が抑制され、二次電池を保護することが可能となる。 For example, Patent Document 1 discloses that a physical quantity of a secondary battery that affects the internal pressure of the secondary battery and an index (characteristic change index) representing a change in the internal pressure characteristics of the secondary battery calculated based on the physical quantity. There has been proposed a charge control device that estimates the internal pressure of a secondary battery and performs charge control of the secondary battery based on the estimated internal pressure of the secondary battery. According to the charge control device of Patent Document 1, an increase in the internal pressure of the secondary battery is suppressed, and the secondary battery can be protected.
ところで、二次電池の充電制御装置には、二次電池に設定される目標充電量を制御して、車両の燃費性能を向上させることが望まれる。そして、二次電池の目標充電量を可能な限り増大させることにより、車両の燃費性能を向上させることは可能であるが、単純に目標充電量を増大させても、二次電池の内圧が上昇してしまい、結果として入力される充電量が制限されてしまう。 By the way, it is desirable for the charge control device for the secondary battery to improve the fuel efficiency of the vehicle by controlling the target charge amount set for the secondary battery. Although it is possible to improve the fuel efficiency of the vehicle by increasing the target charge amount of the secondary battery as much as possible, the internal pressure of the secondary battery increases even if the target charge amount is simply increased. As a result, the input charge amount is limited.
そこで、本発明は、二次電池の内圧上昇を抑制しながら、車両の燃費性能を向上させることができる二次電池の充電制御装置を提供することにある。 Then, this invention is providing the charge control apparatus of the secondary battery which can improve the fuel consumption performance of a vehicle, suppressing the internal pressure rise of a secondary battery.
本発明の充電制御装置は、二次電池の充電状態に基づいて、前記二次電池の目標充電量を設定する目標充電量設定手段と、前記二次電池の端子間電圧及び電流値に基づいて、前記二次電池の起電圧を算出する起電圧算出手段と、前記二次電池の起電圧が、前記二次電池内でガス発生の起こるガス発生電位以上であるか否かを判定する電圧判定手段と、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位以上である場合には、前記目標充電量を制限し、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位未満である場合には、前記目標充電量を維持又は増加させるように目標充電量を制御する制御手段と、前記二次電池の端子間電圧、電流値及び温度に基づいて、前記二次電池の内圧を推定する内圧推定手段と、前記二次電池の内圧が所定値以上であるか否かを判定する内圧判定手段と、を備え、前記制御手段は、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位以上であり且つ前記二次電池の内圧が所定値以上である場合には、前記目標充電量を制限し、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位未満、又は前記二次電池の内圧が所定値未満である場合には、前記目標充電量を維持又は増加させるように目標充電量を制御し、前記制御した目標充電量に基づいて前記二次電池を充電させる。 The charge control device according to the present invention is based on target charge amount setting means for setting a target charge amount of the secondary battery based on a charge state of the secondary battery, and a voltage and current between terminals of the secondary battery. An electromotive force calculating means for calculating an electromotive voltage of the secondary battery, and a voltage determination for determining whether the electromotive voltage of the secondary battery is equal to or higher than a gas generation potential at which gas generation occurs in the secondary battery. And when the electromotive voltage of the secondary battery is greater than or equal to the gas generation potential, the target charge amount is limited, and when the electromotive voltage of the secondary battery is less than the gas generation potential, Control means for controlling the target charge amount so as to maintain or increase the target charge amount, and internal pressure estimation means for estimating the internal pressure of the secondary battery based on the voltage, current value and temperature between the terminals of the secondary battery; Whether the internal pressure of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined value. Comprising a pressure determination unit constant for the said control unit, when the electromotive voltage of the secondary battery is not less the gas evolution potential and not more than the internal pressure of the secondary battery is a predetermined value or more, the target charge The amount of charge is limited, and when the electromotive voltage of the secondary battery is less than the gas generation potential, or when the internal pressure of the secondary battery is less than a predetermined value, the target charge amount is maintained or increased. And the secondary battery is charged based on the controlled target charge amount.
また、前記充電制御装置において、前記制御手段は、前記目標充電量を制限することにより、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位未満、又は前記二次電池の内圧が所定値未満となった場合には、前記目標充電量の制限を解除することが好ましい。 In the charge control device, the control means limits the target charge amount, so that the electromotive voltage of the secondary battery is less than the gas generation potential or the internal pressure of the secondary battery is less than a predetermined value. In such a case, it is preferable to release the restriction on the target charge amount.
本発明によれば、二次電池の内圧上昇を抑制しながら車両の燃費性能を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel consumption performance of a vehicle can be improved, suppressing the internal pressure raise of a secondary battery.
本発明の実施の形態について以下説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の一実施形態を示すハイブリッド自動車の構成を示す模式図である。図1に示すハイブリッド自動車20は、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hybrid vehicle showing an embodiment of the present invention. A
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサ53により検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ49からの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた電流センサ53からの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサ53により検出された充電電流の積算値、及び該積算値に基づく残容量(SOC)も演算している。バッテリ50は、充放電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等である。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
このように構成されたハイブリッド自動車20の動作には、リングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクに対応する要求動力とバッテリ50の充電に必要な目標充電量との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御するモード等がある。上記要求動力は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて算出され、リングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。
In the operation of the
また、バッテリ50の充電に必要な目標充電量は、一般的に、バッテリ50の残容量に基づいて設定される。そして、バッテリ50の残容量に基づいて設定された目標充電量を基準として、その基準目標充電量を単純に増加させると、ハイブリッド自動車20の燃費を向上させることは可能であるが、充電の際の副反応によってバッテリ50内でガス発生が起こり、バッテリ50の内圧が必要以上に上昇するため、結果的に、バッテリ50に入力される充電量を制限する必要がある。
Further, the target charge amount necessary for charging the
図2は、バッテリの起電圧とガス発生電位との関係を示す図である。ガス発生電位とは、充電の際の副反応によってガス発生が起こる電位である。図2に示すように、充電によって電圧が上昇し、バッテリ50の起電圧がガス発生電位以上となると、ガス発生が起こる。例えば、ニッケル水素二次電池では、バッテリの起電圧がガス発生電位以上となると、酸素ガスが発生する。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the electromotive voltage of the battery and the gas generation potential. The gas generation potential is a potential at which gas generation occurs due to a side reaction during charging. As shown in FIG. 2, when the voltage increases due to charging and the electromotive voltage of the
そこで、本実施形態では、バッテリ50内でガス発生が起こるガス発生電位を基準に、目標充電量を制御し、バッテリ50の内圧上昇を抑制し、且つ車両の燃費向上を図っている。具体的には後述するが、バッテリ50の起電圧がガス発生電位以上の場合には、目標充電量を制限し、バッテリ50の起電圧がガス発生電位未満では、目標充電量を維持又は増大させるような制御を実施する。
Therefore, in this embodiment, the target charge amount is controlled based on the gas generation potential at which gas generation occurs in the
以下に、主にハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される目標充電量の制御方法について説明する。
The target charge amount control method executed mainly by the hybrid
図3は、本実施形態に係る目標充電量の制御方法を説明するためのフローチャートである。図3に示すように、まず、ステップS10では、電圧センサ49、電流センサ53及び温度センサ51により、バッテリ50の端子間電圧、電流値及びバッテリ温度が検出される。ステップS12では、バッテリECU52により、バッテリ50の端子間電圧及び電流値に基づいて、バッテリ50の内部抵抗が算出される。バッテリ50の内部抵抗の算出は、特に制限されるものではないが、例えば、複数の電流値及び電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式を求め、この近似式で表される直線の傾きを内部抵抗として算出する。また、内部抵抗はバッテリ温度に依存して変化することから、内部抵抗とバッテリ温度との関係を表すマップ等としてバッテリECU52に記憶させておき、バッテリ温度が与えられると該マップから対応する内部抵抗を算出してもよい。このマップの一例を図4に示す。なお、温度センサ51が複数設定されている場合には、その温度センサ51の中で最も高い検出温度を、図4に示す内部抵抗とバッテリ温度との関係を表すマップ等に当てはめて、内部抵抗を設定することが好ましい。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the target charge amount control method according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, first, in step S10, the
次に、ステップS14では、バッテリECU52により、バッテリ50の端子間電圧、電流値及び内部抵抗に基づいて、バッテリ50の起電圧(OCV)が算出される。ここで、バッテリ50の起電圧とはバッテリ50の正・負極間電圧、いわゆる極板間電圧であり、電圧センサ49により検出されるバッテリ50の端子間電圧から、バッテリ50に流れる電流(電流センサ53により検出される電流値)及びバッテリ50の内部抵抗のIR分を除去することにより求められるものであって、下式(1)で表される。すなわち、下式(1)をバッテリECU52に記憶させておき、与えられたバッテリ50の端子間電圧、電流値及び内部抵抗を下式(1)に当てはめることにより、バッテリ50の起電圧が算出される。
V0=VB+(IB×R) (1)
V0:バッテリ50の起電圧
VB:バッテリ50の端子間電圧
IB:バッテリ50の電流値(充電側を負とする。)
R:バッテリ50の内部抵抗
Next, in step S <b> 14, the
V 0 = VB + (IB × R) (1)
V 0 : Electromotive voltage of
R: Internal resistance of
バッテリ50が所定のセル数を1ブロックとした複数ブロックから構成され、その1ブロック毎に端子間電圧が測定されている場合、1ブロック毎の電圧の中で最も高い値をバッテリ50の端子間電圧として用い、バッテリ50の起電圧を算出することが望ましい。また、1ブロック毎の端子間電圧を用いて1ブロック毎の起電圧を求め、その中で最も高い値をバッテリ50の起電圧としてもよい。また、バッテリ50の起電圧を算出する際には、例えば、数秒程度のなまし(フィルタ)を各センサ又はバッテリECU52に設定し、ノイズ等の影響を除去することが望ましい。
When the
そして、ハイブリッド用電子制御ユニット70により、算出したバッテリ50の起電圧と予め記憶させたガス発生電位とを比較し、バッテリ50の起電圧がガス発生電位以上の場合には、ステップS16に進み、後述するようにバッテリ50の目標充電量を所定量制限し、バッテリ50の起電圧がガス発生電位未満の場合には、ステップS18に進み、後述するようにバッテリ50の目標充電量を維持又は所定量増加させる。算出したバッテリ50の起電圧とガス発生電位との比較は継続して実行され、ステップS16においてバッテリ50の目標充電量を所定量制限した後、バッテリ50の起電圧がガス発生電位未満になった時には、バッテリ50の目標充電量の制限を解除する(例えば、所定量増加する)。ステップS20では、制御された目標充電量に基づいて、バッテリ50の充電を行う。
Then, the hybrid
前述したガス発生電位は、予め定めた既定値であってもよいが、バッテリ50の温度に依存するため、例えば、バッテリ温度とガス発生電位との関係を予め求めたマップ等をROM74に記憶しておき、バッテリ50の温度が与えられると該マップからガス発生電位を導出することにより設定することが望ましい。このマップの一例を図5に示す。なお、温度センサ51が複数設定されている場合には、その温度センサ51の中で最も高い検出温度を、図5に示すバッテリ温度とガス発生電位との関係を表すマップ等に当てはめて、ガス発生電位を設定することが好ましい。
The gas generation potential described above may be a predetermined default value. However, since the gas generation potential depends on the temperature of the
ステップS16又はステップS18におけるバッテリ50の目標充電量の制限又は増加する方法の一例を説明する。例えば、目標充電量を制限する場合には、ハイブリッド用電子制御ユニット70により、制御基準となる目標充電量を算出し、その制御基準となる目標充電量に所定の制限率αを乗じることにより、制限した目標充電量が求められる。また、例えば、目標充電量を増加させる場合には、ハイブリッド用電子制御ユニット70により、制御基準となる目標充電量に所定の増加率βを乗じることにより、増加した目標充電量が求められる。
An example of a method for limiting or increasing the target charge amount of the
ここで、制御基準となる目標充電量は、バッテリ50の残容量に基づいて設定される。例えば、まず、バッテリECU52により充電電流の積算値に基づいてバッテリ50の残容量(SOC)を算出する。そして、バッテリ50の残容量と制御基準となる目標充電量との関係を予め求めたマップ等をROM74に記憶しておき、バッテリ50の残容量が与えられると該マップから対応する目標充電量を導出することにより設定する。このマップの一例を図6に示す。図6では、バッテリ50の残容量がある基準値(C0)より少なくなるほど制御基準となる目標充電量の値を大きくし、バッテリ50の残容量が所定値(C1)以下の時には制御基準となる目標充電量の値が一定の最大値(PchgMAX)となるように関係付けられている。なお、本実施形態の制御とは直接関係ないが、バッテリ50の残容量がある値(C0)を基準として大きくなるほど目標放電量の値を大きくし、バッテリ50の残容量が所定値以上の時には目標放電量の値が一定の最大値となるように関係付けられている。
Here, the target charge amount serving as a control reference is set based on the remaining capacity of the
また、バッテリ50の残容量と制御基準となる目標充電量との関係をバッテリ50の温度に応じて規定したマップを用意してもよい。該マップは、例えば、バッテリ50の温度が所定範囲内である場合には、図6に示す制御基準となる目標充電量の値より大きな値となるように設定され、バッテリ50の温度が所定範囲外である場合には、図6に示す制御基準となる目標充電量の値に設定される。なお、この所定範囲は適宜設定されるものである。
Further, a map may be prepared in which the relationship between the remaining capacity of the
前述した、制限率α及び増加率βは、目標充電量をより適切に制御することができる点で、バッテリ温度や、後述するバッテリ50の内圧推定値によって変動することが好ましい。例えば、目標充電量の増加率βとバッテリ温度との関係を示すマップ(図7(A)参照)、目標充電量の増加率βとバッテリ50の内圧推定値との関係を示すマップ(図7(B)参照)等をROM74に記憶しておき、バッテリ50の温度や、バッテリ50の内圧推定値が与えられると該マップから対応する増加率βを導出する。このようにして導出した増加率βを制御基準となる目標充電量に乗じて、目標充電量を増加させる。制限率αも同様に導出することが好ましい。なお、目標充電量の制御において、目標充電量を増加させる場合には、バッテリ50の残容量に基づいて定められる目標充電量の最大値を上限としてもよい。
The limit rate α and the increase rate β described above preferably vary depending on the battery temperature and the estimated internal pressure value of the
図8は、本実施形態に係る目標充電量の制御方法の他の一例を説明するためのフローチャートである。図8に示すように、ステップS30では、電圧センサ49、電流センサ53及び温度センサ51により、バッテリ50の端子間電圧、電流値及びバッテリ温度が検出される。ステップS32では、バッテリECU52により、バッテリ50の端子間電圧及び電流値に基づいて、バッテリ50の内部抵抗が算出される。内部抵抗の算出方法は前述した通りである。次に、ステップS34では、バッテリECU52により、バッテリ50の端子間電圧、電流値及び内部抵抗値を上式(1)に当てはめ、バッテリ50の起電圧(OCV)が算出される。ステップS36では、バッテリECU52により、バッテリ50の端子間電圧、電流値及びバッテリ温度から、バッテリ50の内圧が推定される。このバッテリ50の内圧の推定方法については、後述する。
FIG. 8 is a flowchart for explaining another example of the target charge amount control method according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, in step S <b> 30, the
そして、ハイブリッド用電子制御ユニット70により、算出したバッテリ50の起電圧とガス発生電位とを比較し、また、バッテリ50の内圧推定値と予め定めた所定値とを比較し、バッテリ50の起電圧がガス発生電位以上で且つバッテリ50の内圧推定値が所定値以上の場合には、ステップS36に進み、バッテリ50の目標充電量を所定量制限し、バッテリ50の起電圧がガス発生電位未満の場合、又はバッテリ50の内圧推定値が所定値未満の場合には、ステップS38に進み、バッテリ50の目標充電量を維持又は所定量増加させる。算出したバッテリ50の起電圧とガス発生電位との比較、バッテリ50の内圧推定値と所定値との比較は継続して実行され、ステップS36においてバッテリ50の目標充電量を所定量制限した後、バッテリ50の起電圧がガス発生電位未満、又はバッテリ50の内圧推定値が所定値未満になった時には、バッテリ50の目標充電量の制限を解除する(例えば、所定量増加する)。ステップS40では、制御された目標充電量に基づいて、バッテリ50の充電を行う。バッテリ50の目標充電量の制限又は増加の方法は前述した通りである。
Then, the hybrid
以下に、バッテリ50の内圧推定方法の一例について説明するが、これに制限されるものではなく、従来知られている内圧推定方法の全てが適用される。
Although an example of the internal pressure estimation method of the
バッテリ50の内圧は、バッテリ50内の平衡水素圧と酸素圧との和により算出される。バッテリ50内の平衡水素圧はバッテリ50の温度に基づいて算出される。バッテリ50内の酸素圧は、バッテリ50内の酸素ガス発生量と酸素ガス減少量と差により求められる。また、酸素ガス発生量は、バッテリ50の電流値と充電効率に基づいて算出され、酸素ガス減少量は、バッテリ50の温度に基づいて算出される。以下、これらについて具体的に説明する。
The internal pressure of the
バッテリ50内の平衡水素圧はバッテリ50の温度に依存するため、例えば、バッテリ50の温度とバッテリ50内の平衡水素圧との関係を表すマップを予めROM74に記憶させ、該マップに、温度センサ51により検出されたバッテリ50の温度を当てはめることにより、バッテリ50内の平衡水素圧が算出される。
Since the equilibrium hydrogen pressure in the
また、バッテリ50内の酸素圧は、前述したように、酸素ガス発生量と酸素ガス減少量との差により算出される。これは、充電の際の副反応により酸素ガスが発生するが、その一方でガス発生した電極と反対の電極で酸素ガスが吸収されるためである。具体的には下式(2)により算出される。下式(2)は、バッテリ50内の酸素ガス量に基づく酸素圧を単位時間毎に算出する式である。
P0=Px+Kp×(α−γ)×ΔT (2)
P0:酸素圧
Px:前回算出した酸素圧
α:酸素ガス発生量
γ:酸素ガス減少量
Kp:所定の定数(バッテリ50内の酸素ガス量を酸素圧に換算するための定数である。)
Further, as described above, the oxygen pressure in the
P 0 = P x + K p × (α−γ) × ΔT (2)
P 0 : Oxygen pressure P x : Oxygen pressure calculated last time α: Oxygen gas generation amount γ: Oxygen gas decrease amount K p : Predetermined constant (a constant for converting the oxygen gas amount in the
ここで、初回の酸素圧P0を算出する場合において、式中の前回算出した酸素圧(Px)は所定値(例えば、大気圧等)に設定される。また、初回の酸素圧P0を算出する場合において、酸素ガス減少量(γ)は、予めROM74に記憶させたバッテリ50内の酸素圧と単位時間当たりの酸素ガス減少量との関係を表すマップに、バッテリ50内の酸素圧として所定値(例えば、大気圧等)を当てはめることにより算出される。また、ΔT後の酸素圧P0を算出する場合において、酸素ガス減少量(γ)は、予めROM74に記憶させたバッテリ50内の酸素圧と単位時間当たりの酸素ガス減少量との関係を表すマップに、バッテリ50内の酸素圧として前回算出した酸素圧(Px)を当てはめることにより、算出される。
Here, when the first oxygen pressure P 0 is calculated, the oxygen pressure (P x ) calculated last time in the equation is set to a predetermined value (for example, atmospheric pressure or the like). Further, when calculating the first oxygen pressure P 0 , the oxygen gas decrease amount (γ) is a map representing the relationship between the oxygen pressure in the
酸素ガス発生量は、下式(3)又は(4)により算出される。
α=(−IB)×β×Kα (3)
α=(−IB)×(1−η)×Kα (4)
α:単位時間ΔT当たりの酸素ガス発生量
IB:バッテリ50の電流(充電側を負とする。)
β,η:バッテリ50の充電効率
Kα:所定の定数(αの単位によって適宜選択されるものであり、例えば、αをモル(mol)数で表す場合には、単位時間ΔTを1secとすればファラデー定数の逆数÷4となる。)
The amount of oxygen gas generated is calculated by the following equation (3) or (4).
α = (− IB) × β × K α (3)
α = (− IB) × (1−η) × K α (4)
α: Oxygen gas generation amount per unit time ΔT IB: Current of battery 50 (charge side is negative)
β, η: charging efficiency of the battery 50 K α : a predetermined constant (which is appropriately selected depending on the unit of α. For example, when α is expressed in mol, the unit time ΔT should be 1 sec. For example, the reciprocal of the Faraday constant divided by 4.)
上式(3)又は(4)のバッテリ50の充電効率とは、充電可能電荷量に対する実際に蓄えられた電気量の比(η)又はガス発生等により蓄えることができなかった電気量の比(β=1−η)である。バッテリ50の充電効率の算出には、例えば、バッテリ50の起電圧(OCV)と充電効率との関係を表すマップが用いられる。なお、バッテリ50の起電圧と充電効率との関係は、バッテリ50の温度又は電流値に依存するため、例えば、バッテリ50の温度が40℃、50℃、60℃の時等のように、いくつかのバッテリ50の温度の時の起電圧と充電効率との関係を表すマップを用意するか、又は、例えば、バッテリ50の電流値が5A、25A、50Aの時等のように、いくつかのバッテリ50の電流値の時の起電圧と充電効率との関係を表すマップを用意することが望ましい。
The charging efficiency of the
このように算出した酸素ガス発生量と酸素ガス減少量とから、上式(2)により酸素圧を算出する。そして、算出した酸素圧と前述した平衡水素圧との和によりバッテリ50内の内圧が推定される。
From the oxygen gas generation amount and oxygen gas decrease amount calculated in this way, the oxygen pressure is calculated by the above equation (2). Then, the internal pressure in the
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、49 電圧センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、53 電流センサ、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。
20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35
Claims (2)
前記二次電池の端子間電圧及び電流値に基づいて、前記二次電池の起電圧を算出する起電圧算出手段と、
前記二次電池の起電圧が、前記二次電池内でガス発生の起こるガス発生電位以上であるか否かを判定する電圧判定手段と、
前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位以上である場合には、前記目標充電量を制限し、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位未満である場合には、前記目標充電量を維持又は増加させるように目標充電量を制御する制御手段と、
前記二次電池の端子間電圧、電流値及び温度に基づいて、前記二次電池の内圧を推定する内圧推定手段と、
前記二次電池の内圧が所定値以上であるか否かを判定する内圧判定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位以上であり且つ前記二次電池の内圧が所定値以上である場合には、前記目標充電量を制限し、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位未満、又は前記二次電池の内圧が所定値未満である場合には、前記目標充電量を維持又は増加させるように目標充電量を制御し、前記制御した目標充電量に基づいて前記二次電池を充電させることを特徴とする充電制御装置。 Target charge amount setting means for setting a target charge amount of the secondary battery based on a charge state of the secondary battery;
An electromotive voltage calculation means for calculating an electromotive voltage of the secondary battery based on a voltage between terminals of the secondary battery and a current value;
Voltage determining means for determining whether the electromotive voltage of the secondary battery is equal to or higher than a gas generation potential at which gas generation occurs in the secondary battery;
When the electromotive voltage of the secondary battery is greater than or equal to the gas generation potential, the target charge amount is limited, and when the electromotive voltage of the secondary battery is less than the gas generation potential, the target charge amount Control means for controlling the target charge amount so as to maintain or increase
An internal pressure estimating means for estimating an internal pressure of the secondary battery based on a voltage between terminals of the secondary battery, a current value, and a temperature;
An internal pressure determining means for determining whether the internal pressure of the secondary battery is equal to or greater than a predetermined value ,
The control means limits the target charge amount when the electromotive voltage of the secondary battery is equal to or higher than the gas generation potential and the internal pressure of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined value. When the electromotive voltage is less than the gas generation potential or the internal pressure of the secondary battery is less than a predetermined value, the target charge amount is controlled so as to maintain or increase the target charge amount, and the controlled target charge amount And charging the secondary battery on the basis of the charge control device.
前記制御手段は、前記目標充電量を制限することにより、前記二次電池の起電圧が前記ガス発生電位未満、又は前記二次電池の内圧が所定値未満となった場合には、前記目標充電量の制限を解除することを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
The control means limits the target charge amount, so that when the electromotive voltage of the secondary battery is less than the gas generation potential or the internal pressure of the secondary battery is less than a predetermined value, the target charge is performed. you and cancels the limitation of quantity charging control device.
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