JP7740102B2 - Vehicle battery unit control device - Google Patents
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Description
開示する技術は、車両に搭載される電池ユニットの制御装置に関する。 The disclosed technology relates to a control device for a battery unit installed in a vehicle.
ハイブリッド車や電気自動車など、モータの出力を利用して走行する車両には、その駆動源として、リチウムイオン電池などの二次電池からなる大容量の電池ユニットが搭載されている。 Vehicles that run using motor output, such as hybrid vehicles and electric vehicles, are equipped with large-capacity battery units consisting of secondary batteries such as lithium-ion batteries as their driving source.
車両では、その走行状態により、モータに高出力が要求されたり、モータを発電機に用いて高出力の発電が行われたりする場合がある。そうした場合、電池ユニットでは非常に大きな電流で瞬間的な充放電が行われる。そのような大電流による瞬間的な充放電が繰り返し行われると、電池ユニットの性能低下が促進されるという現象が知られている(いわゆるハイレート劣化)。 Depending on the vehicle's driving conditions, high output may be required from the motor, or the motor may be used as a generator to generate high output. In such cases, the battery unit undergoes instantaneous charging and discharging with extremely large currents. It is known that repeated instantaneous charging and discharging with such large currents accelerates the deterioration of the battery unit's performance (so-called high-rate degradation).
それに対し、ハイレート劣化の程度を推定し、充放電される電力が許容できる範囲を超える前に、その電力を制限する技術が特許文献1に開示されている。 In response to this, Patent Document 1 discloses technology that estimates the degree of high-rate degradation and limits the charging and discharging power before it exceeds the allowable range.
特許文献1の技術は、電池ユニットのハイレート劣化の進行を遅延させることはできるが、ハイレート劣化それ自体を抑制するものではない。従って、大電流による瞬間的な充放電が高頻度で行われる車両では、電池ユニットの性能低下は避けられない。特許文献1の技術は改善の余地がある。 The technology in Patent Document 1 can slow the progression of high-rate degradation of the battery unit, but does not suppress high-rate degradation itself. Therefore, in vehicles where instantaneous charging and discharging with large currents is performed frequently, a decrease in battery unit performance is unavoidable. The technology in Patent Document 1 leaves room for improvement.
そこで、開示する技術は、ハイレート劣化それ自体の抑制が可能になる車両用電池ユニットの制御装置の実現を目的とする。 The disclosed technology therefore aims to realize a control device for a vehicle battery unit that can suppress high-rate degradation itself.
開示する技術は、駆動用電源として車両に搭載される電池ユニットの制御装置に関する。 The disclosed technology relates to a control device for a battery unit installed in a vehicle as a driving power source.
前記制御装置は、前記車両の運転中に、前記電池ユニットの性能に応じて設定される所定の基準値以上の電力で充電するハイレート充電、および、前記基準値以上の電力で放電するハイレート放電を予測するハイレート充放電予測部と、前記ハイレート充放電予測部の予測に基づいて、前記電池ユニットの充放電状態を変化させる充放電状態変更部と、を備える。 The control device includes a high-rate charge/discharge prediction unit that predicts high-rate charging, which charges the battery unit at a power equal to or greater than a predetermined reference value set according to the performance of the battery unit, and high-rate discharging, which discharges the battery unit at a power equal to or greater than the reference value, while the vehicle is in operation, and a charge/discharge state change unit that changes the charge/discharge state of the battery unit based on the predictions of the high-rate charge/discharge prediction unit.
そして、前記充放電状態変更部が、前記ハイレート放電が予測された場合に、電力を高めて一時的に充電を行うカウンター充電処理を実行するとともに、前記ハイレート充電が予測された場合に、電力を高めて一時的に放電を行うカウンター放電処理を実行する。 The charge/discharge state change unit then executes a counter-charge process to temporarily charge the battery by increasing the power when the high-rate discharge is predicted, and also executes a counter-discharge process to temporarily discharge the battery by increasing the power when the high-rate charge is predicted.
すなわち、この制御装置によれば、車両の運転中に、ハイレート充電とハイレート放電が、ハイレート充放電予測部によって予測、つまり事前に推定される。そして、ハイレート放電が予測された場合には、充放電状態変更部が、その逆の状態であるカウンター充電処理を実行し、ハイレート充電が予測された場合には、その逆の状態であるカウンター放電処理を実行する。 In other words, with this control device, high-rate charging and high-rate discharging are predicted, i.e., estimated in advance, by the high-rate charging/discharging prediction unit while the vehicle is in operation. Then, when high-rate discharging is predicted, the charge/discharge state change unit executes a counter-charge process, which is the opposite state, and when high-rate charging is predicted, the charge/discharge state change unit executes a counter-discharge process, which is the opposite state.
この点、詳細は後述するが、本発明者らは、ハイレート充放電が行われる前に、このような逆の状態に一時的にすることで、ハイレート劣化それ自体を抑制することが可能になることを見出した。従って、この制御装置によれば、ハイレート劣化それ自体の抑制が可能になるので、電池ユニットの性能低下を低減できる。 As will be explained in more detail below, the inventors have discovered that by temporarily creating this reverse state before high-rate charging and discharging, it is possible to suppress high-rate degradation itself. Therefore, this control device makes it possible to suppress high-rate degradation itself, thereby reducing performance degradation of the battery unit.
前記制御装置はまた、前記車両は、インバータを介して前記電池ユニットと接続されている駆動モータを備え、前記車両の力行運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記インバータの効率を下げることによって前記カウンター放電処理を実行する、としてもよい。 The control device may also be configured so that the vehicle includes a drive motor connected to the battery unit via an inverter, and when high-rate charging is predicted during powered operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter-discharge process by reducing the efficiency of the inverter.
そうすれば、車両の力行運転に影響を与えることなく、カウンター放電処理を実行できる。 This allows counter-discharge processing to be performed without affecting the vehicle's powered operation.
前記制御装置はまた、前記車両は、前記電池ユニットから供給される電力で作動する補機を備える場合には、前記車両の力行運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記補機に電力を供給することによって前記カウンター放電処理を実行する、としてもよい。 The control device may also be configured such that, if the vehicle is equipped with an auxiliary device that operates on power supplied from the battery unit, when high-rate charging is predicted during powered operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter-discharge process by supplying power to the auxiliary device.
この手段によっても、車両の力行運転に影響を与えることなく、カウンター放電処理を実行できる。補機を選択することで、放電状態を調整できるので、汎用性に優れる。十分な放電量を確保し易い点でも有利である。先の手段と組み合わせれば、よりいっそう効果的である。 This method also allows counter-discharge processing to be performed without affecting the vehicle's powered operation. The discharge state can be adjusted by selecting the auxiliary equipment, making it highly versatile. It also has the advantage of making it easier to ensure a sufficient amount of discharge. It is even more effective when combined with the previous method.
前記制御装置はまた、前記車両は、発電用エンジンによって駆動される発電機を備える場合には、前記車両の回生運転中に、前記ハイレート放電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記発電機で発電される電力を前記電池ユニットに充電することによって前記カウンター充電処理を実行する、としてもよい。 The control device may also be configured such that, if the vehicle is equipped with a generator driven by a generator engine, when high-rate discharge is predicted during regenerative operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter-charge process by charging the battery unit with power generated by the generator.
そうすれば、回生運転による充電量が少なく、それだけではカウンター充電を適切に行えない場合でも、カウンター充電処理を適切に実行できる。 This allows counter-charging processing to be performed properly even when the amount of charge from regenerative driving is small and counter-charging cannot be performed properly on its own.
開示する技術はまた、前記電池ユニットが、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含む場合に好適である。すなわち、この場合、前記車両の力行運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記複数の電池モジュールのうち、その一部で放電させることによって前記カウンター放電処理を実行する。 The disclosed technology is also suitable when the battery unit includes multiple battery modules that can be charged and discharged individually. In other words, in this case, when high-rate charging is predicted during powered operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter-discharge process by discharging some of the multiple battery modules.
この場合、個々の電池モジュールの充放電を調整することで、電池ユニットの中で充放電量の調整ができる。そして、この手段によれば、力行運転による放電量のみでカウンター放電処理が実行できる。 In this case, by adjusting the charge and discharge of each individual battery module, the charge and discharge amount can be adjusted within the battery unit. This method also allows counter-discharge processing to be performed using only the amount of discharge due to powered operation.
前記制御装置はまた、前記充放電状態変更部は、前記複数の電池モジュールのうち、その一部での放電とともに、残部へ充電することによって前記カウンター放電処理を実行する、としてもよい。 The control device may also be configured so that the charge/discharge state change unit executes the counter-discharge process by discharging some of the plurality of battery modules and charging the remaining ones.
この手段によれば、力行運転による放電量のみではカウンター放電処理を適切に実行できない場合においても、他の電池モジュールで充電することにより、放電量を増大できる。従って、所定の電池モジュールでカウンター放電処理を適切に実行できる。 This method allows the amount of discharge to be increased by charging other battery modules, even when counter-discharge processing cannot be performed properly using only the amount of discharge from powered operation. Therefore, counter-discharge processing can be performed properly in a specific battery module.
前記制御装置はまた、前記車両は、前記電池ユニットから供給される電力で作動する補機を備える場合には、前記充放電状態変更部は、前記補機に電力を供給することによって前記カウンター放電処理を補完する、としてもよい。 The control device may also be configured such that, if the vehicle is equipped with an auxiliary device that operates on power supplied from the battery unit, the charge/discharge state change unit complements the counter-discharge process by supplying power to the auxiliary device.
電池モジュールの容量によっては、先の手段を採用しても、カウンター放電処理を適切に実行できない場合がある。そのような場合であっても、この手段によれば、補機を利用するので、カウンター放電処理を適切に実行できる。 Depending on the capacity of the battery module, even if the above method is adopted, it may not be possible to properly execute the counter-discharge process. Even in such cases, this method utilizes auxiliary equipment, allowing the counter-discharge process to be properly executed.
前記制御装置が、前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含む場合には、前記車両の回生運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、所定の前記電池モジュールで前記カウンター放電処理を実行し、残部の前記電池モジュールに、回生で得られる電力とともに前記所定の電池モジュールで放電して得られる電力を充電する、としてもよい。 If the battery unit includes multiple battery modules that can be charged and discharged individually, and if high-rate charging is predicted during regenerative driving of the vehicle, the control device may be configured so that the charge/discharge state change unit executes the counter-discharge process on a specified battery module and charges the remaining battery modules with power obtained by regeneration and power obtained by discharging the specified battery module.
このような電池ユニットであれば、回生運転中にも、カウンター放電処理が実行できる。すなわち、ここで示すように、所定の電池モジュールでカウンター放電処理を実行し、残部の電池モジュールに、回生で得られる電力とともに所定の電池モジュールで放電して得られる電力を充電すればよい。そうすることで、カウンター放電処理を実行できる。 With such a battery unit, counter-discharge processing can be performed even during regenerative operation. That is, as shown here, counter-discharge processing can be performed in a specified battery module, and the remaining battery modules can be charged with power obtained by regeneration and power obtained by discharging in the specified battery module. In this way, counter-discharge processing can be performed.
前記制御装置が、前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含む場合にはまた、前記車両の力行運転中に、前記ハイレート放電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、所定の前記電池モジュールで前記カウンター充電処理を実行し、残部の前記電池モジュールで、力行で消費される電力とともに前記所定の電池モジュールに充電する電力を放電させる、としてもよい。 If the battery unit includes multiple battery modules that can be charged and discharged individually, and if high-rate discharge is predicted during powered operation of the vehicle, the control device may be configured to cause the charge/discharge state change unit to execute the counter-charge process on a specified battery module and cause the remaining battery modules to discharge the power consumed during powered operation as well as the power charged to the specified battery module.
そうすれば、力行運転中に、電池ユニットの中だけでカウンター充電処理を実行することができる。従って、力行運転に影響を与えることなく、そして、他の機器にも影響を与えることなく、カウンター充電処理を実行できる。 This allows counter-charging processing to be performed only within the battery unit during powered operation. Therefore, counter-charging processing can be performed without affecting powered operation or other devices.
前記制御装置はまた、前記車両は、発電用エンジンによって駆動される発電機を備える場合には、前記充放電状態変更部は、前記発電機で発電される電力を充電することによって前記カウンター充電処理を補完する、としてもよい。 The control device may also be configured such that, if the vehicle is equipped with a generator driven by a generator engine, the charge/discharge state change unit complements the counter-charging process by charging the electric power generated by the generator.
そうすれば、先の手段でカウンター充電処理を適切に行えない場合にも、カウンター充電処理を適切に実行できる。また、残部の電池モジュールでの放電量を抑制することもできる。従って、残部の電池モジュールの容量が少ない場合に有効である。 This allows counter-charging to be performed properly even when the previous method fails. It also reduces the amount of discharge in the remaining battery modules. Therefore, this is effective when the capacity of the remaining battery modules is low.
前記制御装置が、前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含む場合にはまた、前記車両の回生運転中に、前記ハイレート放電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、回生で得られる電力を、所定の一部の前記電池モジュールに充電することによって前記カウンター充電処理を実行する、としてもよい。 If the battery unit includes multiple battery modules that can be charged and discharged individually, and if high-rate discharge is predicted during regenerative operation of the vehicle, the control device may be configured so that the charge/discharge state change unit executes the counter-charge process by charging a predetermined portion of the battery modules with power obtained through regeneration.
この場合、個々の電池モジュールの充放電を調整することで、電池ユニットの中で充放電量の調整ができる。そして、この手段によれば、回生運転による充電のみでカウンター充電処理が実行できる。 In this case, by adjusting the charging and discharging of each individual battery module, the amount of charging and discharging can be adjusted within the battery unit. This method also allows counter-charging processing to be performed using only charging through regenerative operation.
前記制御装置はまた、前記充放電状態変更部は、回生で得られる電力とともに、前記電池モジュールの残部で放電して得られる電力を前記所定の一部の電池モジュールに充電することによって前記カウンター充電処理を実行する、としてもよい。 The control device may also be configured so that the charge/discharge state change unit performs the counter charging process by charging the predetermined portion of the battery modules with power obtained by regeneration and power obtained by discharging the remaining battery modules.
この手段によれば、回生運転による充電量のみではカウンター充電処理を適切に実行できない場合においても、残部の電池モジュールで放電することにより、充電量を増大できる。従って、所定の電池モジュールでカウンター充電処理を適切に実行できる。 This method allows the charge amount to be increased by discharging the remaining battery modules, even when counter-charging processing cannot be performed properly using only the charge amount from regenerative operation. Therefore, counter-charging processing can be performed properly in a specified battery module.
前記制御装置はまた、前記車両は、発電用エンジンによって駆動される発電機を備える婆には、前記充放電状態変更部は、前記発電機で発電される電力を充電することによって前記カウンター充電処理を補完する、としてもよい。 The control device may also be configured such that, if the vehicle is equipped with a generator driven by a generator engine, the charge/discharge state change unit complements the counter-charging process by charging the electric power generated by the generator.
電池モジュールの容量によっては、先の手段を採用しても、カウンター充電処理を適切に実行できない場合がある。そのような場合であっても、この手段によれば、発電機を利用するので、カウンター充電処理を適切に実行できる。 Depending on the capacity of the battery module, even if the above method is adopted, it may not be possible to properly execute the counter-charging process. Even in such cases, this method uses a generator, allowing the counter-charging process to be properly executed.
開示する技術を適用した車両用電池ユニットの制御装置によれば、ハイレート劣化それ自体の抑制が可能になるので、電池ユニットの性能低下を低減できるようになる。 A control device for a vehicle battery unit that applies the disclosed technology makes it possible to suppress high-rate degradation itself, thereby reducing performance degradation of the battery unit.
以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。 Embodiments of the disclosed technology are described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the following description is merely exemplary in nature and does not limit the present invention, its applications, or its uses.
<第1実施形態>
図1に、第1実施形態の車両1の概略図を示す。開示する技術は、電気自動車やハイブリッド車など、駆動用電源を搭載し、その電力で走行する車両であれば適用できる。第1実施形態では、電気自動車への適用例を示す。
First Embodiment
1 shows a schematic diagram of a vehicle 1 according to a first embodiment. The disclosed technology can be applied to any vehicle that is equipped with a driving power source and runs on the power from that power source, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. The first embodiment shows an example of application to an electric vehicle.
例示の車両1には、高電圧な電気系統を構成する電気機器として、電池ユニット2、電池コントローラ2a、駆動側インバータ3、駆動モータ4、発電側インバータ5、発電機6、発電用エンジン7、補機8などが搭載されている。これら電気機器が、高電圧および大電流に対応した電気配線9を介して接続されている。 The exemplary vehicle 1 is equipped with electrical equipment that makes up a high-voltage electrical system, including a battery unit 2, a battery controller 2a, a drive-side inverter 3, a drive motor 4, a power-generating inverter 5, a generator 6, a power-generating engine 7, and auxiliary equipment 8. These electrical devices are connected via electrical wiring 9 that is compatible with high voltages and large currents.
なお、この車両1には、その運転に必要なアクセル、ブレーキ、ステアリングなどの機器とともに、エアコンやカーナビゲーションなどの一般的な各種電装品も装備されている。これらの内容については、周知であるので、特に必要でない限り、その図示および説明は省略する。 In addition to the accelerator, brake, steering, and other devices necessary for driving, the vehicle 1 is also equipped with various common electrical components such as an air conditioner and car navigation system. Since these are well known, illustrations and explanations of them will be omitted unless specifically necessary.
電池ユニット2は、高電圧かつ大容量の二次電池であり、駆動用電源として車両1に搭載されている。電池ユニット2は、多数の電池セル(リチウムイオン電池)を連結することによって構成されている。電池コントローラ2aは、電池ユニット2の充放電状態の制御に特化したそれ専用の制御装置であり、電池ユニット2に付設されている。 The battery unit 2 is a high-voltage, high-capacity secondary battery that is installed in the vehicle 1 as a driving power source. The battery unit 2 is composed of a large number of connected battery cells (lithium ion batteries). The battery controller 2a is a dedicated control device specialized for controlling the charge/discharge state of the battery unit 2, and is attached to the battery unit 2.
駆動モータ4は、駆動側インバータ3を介して電池ユニット2と接続されている。駆動側インバータ3が、電池ユニット2から供給される直流電力を3相の交流電流に変換して駆動モータ4に出力する。そうすることで、駆動モータ4の出力軸に連結されている駆動輪1aが回転し、車両1は走行する(いわゆる力行運転)。 The drive motor 4 is connected to the battery unit 2 via the drive-side inverter 3. The drive-side inverter 3 converts the DC power supplied from the battery unit 2 into three-phase AC current and outputs it to the drive motor 4. This causes the drive wheels 1a connected to the output shaft of the drive motor 4 to rotate, causing the vehicle 1 to travel (so-called power running).
駆動モータ4はまた、減速時などには発電機としても利用される。すなわち、駆動側インバータ3が、駆動モータ4で発電される交流電流を直流電流に変換して電池ユニット2に出力する。そうすることで、電池ユニット2は充電される(いわゆる回生運転)。 The drive motor 4 is also used as a generator during deceleration. That is, the drive-side inverter 3 converts the AC current generated by the drive motor 4 into DC current and outputs it to the battery unit 2. In this way, the battery unit 2 is charged (so-called regenerative operation).
発電用エンジン7は、発電専用の小型エンジンである。従って、発電機6は発電用エンジン7の駆動によって作動する。発電機6は発電側インバータ5を介して電池ユニット2と接続されている。発電側インバータ5は、発電機6から供給される3相の交流電流を直流電流に変換して電池ユニット2に出力する。 The generator engine 7 is a small engine dedicated to generating electricity. Therefore, the generator 6 is operated by driving the generator engine 7. The generator 6 is connected to the battery unit 2 via the generator-side inverter 5. The generator-side inverter 5 converts the three-phase AC current supplied from the generator 6 into DC current and outputs it to the battery unit 2.
すなわち、この車両1は、いわゆるレンジエクステンダーと称するタイプの電気自動車である。発電用エンジン7を駆動させることで、電池ユニット2を必要に応じて充電でき、航続距離を延長できる。 In other words, this vehicle 1 is a type of electric vehicle known as a range extender. By driving the generator engine 7, the battery unit 2 can be charged as needed, thereby extending the driving range.
補機8は、電池ユニット2からの電力の供給によって作動する電気機器の総称である。ただし、ここでの補機8は、補機8が作動しても車両1の走行状態や運転状態には影響を与えない特定の機器である(特定補機)。補機8の具体例としては、例えば、電動コンプレッサ、電動ウォータポンプなどが挙げられる。 Auxiliary equipment 8 is a general term for electrical equipment that operates using power supplied from the battery unit 2. However, the auxiliary equipment 8 in this case is a specific piece of equipment (specific auxiliary equipment) that does not affect the running or operating state of the vehicle 1 even when the auxiliary equipment 8 is operating. Specific examples of auxiliary equipment 8 include an electric compressor and an electric water pump.
(BCU)
車両1には、その運転状態に応じて電池ユニット2を制御するために、BCU10(バッテリコントロールユニット、制御装置の一例)が搭載されている。BCU10は、電池コントローラ2aの上位に位置する制御装置であり、電池コントローラ2aと協働して、電池ユニット2の充放電状態を制御する。
(BCU)
The vehicle 1 is equipped with a BCU 10 (battery control unit, an example of a control device) to control the battery unit 2 according to the vehicle's operating state. The BCU 10 is a control device positioned above the battery controller 2a, and controls the charge/discharge state of the battery unit 2 in cooperation with the battery controller 2a.
BCU10は、図1に示すように、プロセッサ10a、メモリ10b、インターフェース10cなどのハードウエアと、メモリ10bに実装されている制御プログラム、制御データなどのソフトウエアとで構成されている。BCU10はまた、図2に示すように、これらハードウエアおよびソフトウエアによって得られる機能的な構成として、ハイレート充放電予測部10dおよび充放電状態変更部10eを有している。これらは、開示する技術における主要な構成であるため、別途後述する。 As shown in Figure 1, the BCU 10 is composed of hardware such as a processor 10a, memory 10b, and interface 10c, and software such as control programs and control data implemented in memory 10b. As shown in Figure 2, the BCU 10 also has a high-rate charge/discharge prediction unit 10d and a charge/discharge state change unit 10e as functional components obtained by this hardware and software. These are the main components of the disclosed technology, and will be described separately below.
そして、BCU10は、図2にのみ簡略化して示すように、制御に用いられる低電圧な電気系統12を介して、様々な関連機器と接続されている。BCU10は、例えば、アクセル開度センサ、車速センサなどの車両1に設置されている各種の車載センサ11と接続されている。そして、これら車載センサ11から、車両1の運転状態を把握するために必要な情報、例えばアクセル開度、走行速度、駆動モータ4の回転数などを取得する。 As shown simply in Figure 2, the BCU 10 is connected to various related devices via a low-voltage electrical system 12 used for control. The BCU 10 is connected to various on-board sensors 11 installed on the vehicle 1, such as an accelerator position sensor and a vehicle speed sensor. From these on-board sensors 11, information necessary to understand the operating state of the vehicle 1, such as accelerator position, driving speed, and the rotation speed of the drive motor 4, is obtained.
BCU10は、電池コントローラ2aとも接続されている。BCU10は、電池コントローラ2aとの間で双方向に制御信号やデータ信号を送受信する。それにより、BCU10は、電池ユニット2の残容量や充放電状態を把握する。更に、BCU10は、補機8、駆動側インバータ3、発電側インバータ5、発電用エンジン7とも接続されており、これらの作動を制御するために、必要に応じてこれらに制御信号を送信する。 The BCU 10 is also connected to the battery controller 2a. The BCU 10 sends and receives control signals and data signals bidirectionally to and from the battery controller 2a. This allows the BCU 10 to monitor the remaining capacity and charge/discharge state of the battery unit 2. The BCU 10 is also connected to the auxiliary equipment 8, drive-side inverter 3, generator-side inverter 5, and generator engine 7, and sends control signals to these as needed to control their operation.
(ハイレート充放電)
本実施形態の車両1の場合、例えば、走行開始時には、駆動モータ4の出力のみによって車両1を動かす必要がある。従って、駆動モータ4は高トルクを出力する必要があり、電池ユニット2(詳細には電池ユニット2を構成している各電池セル)には、駆動側インバータ3に通電(放電)するために、瞬間的に大電流が流れることになる。
(High rate charge/discharge)
In the case of the vehicle 1 of this embodiment, for example, when starting to travel, the vehicle 1 needs to be driven solely by the output of the drive motor 4. Therefore, the drive motor 4 needs to output high torque, and a large current flows instantaneously through the battery unit 2 (more specifically, each battery cell constituting the battery unit 2) to energize (discharge) the drive-side inverter 3.
ハイブリッド車の場合においても、エンジンの駆動をモータでアシストする際に大電流が流れる。このように、電池ユニット2に大電流が流れることによって行われる放電を「ハイレート放電」という。 Even in hybrid vehicles, a large current flows when the motor assists the engine. Discharge caused by a large current flowing through the battery unit 2 is called "high-rate discharge."
走行開始時に限らず、車両1の運転中にも、電池ユニット2に大電流が流れる状況は頻度高く発生する。例えば、力行運転中に急加速すれば、駆動モータ4に短時間で大きな出力が要求される。従って、電池ユニット2では、ハイレート放電が行われる。 Situations in which a large current flows through the battery unit 2 frequently occur not only when the vehicle starts to move, but also while the vehicle 1 is in operation. For example, if the vehicle suddenly accelerates during powered operation, a large output is required from the drive motor 4 in a short period of time. Therefore, the battery unit 2 undergoes high-rate discharge.
一方、回生運転中に急減速すれば、駆動モータ4から短時間で大きな電力が供給される。従って、この場合、電池ユニット2では、大きな電力を充電するために大電流が流れる。このように、電池ユニット2に大電流が流れることによって行われる充電を「ハイレート充電」という。 On the other hand, if the vehicle suddenly decelerates during regenerative driving, a large amount of power is supplied from the drive motor 4 in a short period of time. In this case, a large current flows through the battery unit 2 to charge the large amount of power. Charging performed by passing a large current through the battery unit 2 in this way is called "high-rate charging."
上り下りの傾斜が大きく変化する道路での走行時などでは、このような状況が短時間で繰り返し発生することになる。すなわち、ハイレート充放電が高頻度で発生する。ハイレート充放電が高頻度で発生すると、ハイレート劣化が促進され、電池ユニット2の性能が低下する。 When driving on roads with large gradient changes, this situation occurs repeatedly in a short period of time. In other words, high-rate charging and discharging occurs frequently. When high-rate charging and discharging occurs frequently, high-rate degradation is accelerated, and the performance of the battery unit 2 deteriorates.
例えば、ハイレート放電が行われると、それに伴って電池の内部抵抗は一時的に上昇する。そして、上昇した内部抵抗が復帰するにはある程度、時間を要する。そのため、内部抵抗が上昇している時に、再度、ハイレート放電が行われると、内部抵抗の上昇が促進されて、内部抵抗が不可逆的に上昇するようになる。それにより、電池ユニット2が劣化する(ハイレート劣化)。このような状態が累積して発生すると、ハイレート劣化が促進され、電池ユニット2の性能が低下する。 For example, when high-rate discharge is performed, the internal resistance of the battery temporarily increases. It takes some time for the increased internal resistance to return to normal. Therefore, if high-rate discharge is performed again while the internal resistance is already elevated, the increase in internal resistance accelerates, causing an irreversible increase in internal resistance. This causes deterioration of the battery unit 2 (high-rate degradation). If this condition occurs repeatedly, high-rate degradation will be accelerated, and the performance of the battery unit 2 will deteriorate.
(ハイレート劣化の抑制)
本発明者らは、ハイレート充放電を行う前に、一時的に、その逆となる充放電(カウンター放電およびカウンター充電)を、電力を高めて行うことで、ハイレート劣化それ自体の抑制が可能になるということを見出した。開示する技術はこの知見に基づく。ここでは、そのメカニズムについて具体的に説明する。
(Suppression of high-rate degradation)
The inventors have discovered that high-rate degradation can be suppressed by temporarily performing the reverse charge-discharge (counter-discharge and counter-charge) at higher power before high-rate charge-discharge. The disclosed technology is based on this finding. Here, the mechanism is specifically described.
図3に、電池ユニット2を構成している電池セル50を模式的に示す。この電池セル50は、リチウムイオン電池である。電池セル50の内部には、その正極を構成している正極集電体50aと、その負極を構成している負極集電体50bとが、セパレータ50cを介して配置されている。正極集電体50aと負極集電体50bと間には、リチリウムイオンを含む電解液が存在している。 Figure 3 shows a schematic diagram of a battery cell 50 that constitutes the battery unit 2. This battery cell 50 is a lithium-ion battery. Inside the battery cell 50, a positive electrode current collector 50a that constitutes the positive electrode and a negative electrode current collector 50b that constitutes the negative electrode are arranged with a separator 50c between them. An electrolyte solution containing lithium ions is present between the positive electrode current collector 50a and the negative electrode current collector 50b.
正極集電体50aの表面には、バインダ50dによって正極活物質50eの粒子が付着している。負極集電体50bの表面には、バインダ50gによって負極活物質50fの粒子が付着している。放電時には、電池セル50の外部で負極集電体50bから正極集電体50aに電子が流れる。それにより、電解液に含まれているリチリウムイオンは、正極側に移動するとともに、図3の(a)に示すように、正極活物質50eに挿入される。 Particles of positive electrode active material 50e are attached to the surface of positive electrode current collector 50a by binder 50d. Particles of negative electrode active material 50f are attached to the surface of negative electrode current collector 50b by binder 50g. During discharge, electrons flow from negative electrode current collector 50b to positive electrode current collector 50a outside the battery cell 50. As a result, lithium ions contained in the electrolyte move to the positive electrode side and are inserted into positive electrode active material 50e, as shown in Figure 3(a).
一方、充電時には、電池セル50の外部で正極集電体50aから負極集電体50bに電子が流れる結果、リチリウムイオンは負極側に移動する。そのため、図3の(b)に示すように、正極活物質50eに挿入されたリチウムイオンは、正極活物質50eから離脱して電解液に戻る。 On the other hand, during charging, electrons flow from the positive electrode current collector 50a to the negative electrode current collector 50b outside the battery cell 50, causing lithium ions to move to the negative electrode side. Therefore, as shown in Figure 3(b), the lithium ions inserted into the positive electrode active material 50e leave the positive electrode active material 50e and return to the electrolyte.
図4に、正極活物質50eと電解液の界面領域を拡大した模式図を示す。図4の上段の(A)は、通常のハイレート放電を行った時のリチウムイオンの分布を表している。対して、図4の下段の(B)は、開示する技術を適用してハイレート放電を行った時のリチウムイオンの分布を表している。 Figure 4 shows an enlarged schematic diagram of the interface region between the positive electrode active material 50e and the electrolyte. (A) in the upper part of Figure 4 shows the distribution of lithium ions when normal high-rate discharge is performed. (B) in the lower part of Figure 4 shows the distribution of lithium ions when high-rate discharge is performed using the disclosed technology.
上述したように、放電時には、電解液中のリチリウムイオンは、正極側に移動して正極活物質50eに挿入される。(A)の左図(i)に示すように、リチウムイオンは電解液に均一に分布しているので、ハイレート放電を行うと、多量のリチウムイオンが電解液中を移動して、(A)の右図(ii)に示すように、それらが界面領域を経て正極活物質50eに取り込まれる。その際、比較的大きな抵抗が生じるために、瞬時に大電流を取り出すことができない。その結果、電池の内部抵抗が上昇する。 As mentioned above, during discharge, lithium ions in the electrolyte migrate to the positive electrode side and are inserted into the positive electrode active material 50e. As shown in (i) on the left side of (A), lithium ions are uniformly distributed in the electrolyte. Therefore, when high-rate discharge is performed, a large number of lithium ions migrate through the electrolyte and, as shown in (ii) on the right side of (A), are incorporated into the positive electrode active material 50e via the interfacial region. Because a relatively large resistance occurs during this process, a large current cannot be drawn instantaneously. As a result, the internal resistance of the battery increases.
一方、開示する技術では、ハイレート放電を行う前に、その逆となる充電(カウンター充電)を行う。それにより、(B)の左図(i’)に示すように、正極活物質50eに挿入されていたリチウムイオンを正極活物質50eの界面領域に移動させ、(B)の中図(i)に示すように、リチウムイオンをその界面領域に集中させる。 In contrast, the disclosed technology performs the opposite charge (counter charge) before high-rate discharge. As a result, as shown in (i') on the left side of (B), the lithium ions inserted into the positive electrode active material 50e are moved to the interface region of the positive electrode active material 50e, and as shown in (i) in the center of (B), the lithium ions are concentrated in that interface region.
その状態でハイレート放電を行えば、取込時の抵抗を低減して、(B)の左図(ii)に示すように、正極活物質50eに多量のリチウムイオンを取り込むことが可能になり、瞬時に大電流を取り出せるようになると考えられる。 If high-rate discharge is performed in this state, the resistance during absorption will be reduced, making it possible to absorb a large amount of lithium ions into the positive electrode active material 50e, as shown in (ii) on the left side of (B), and it is thought that a large current can be extracted instantaneously.
なお、ハイレート充電の場合も、充放電状態が逆になる点を除けば、ハイレート放電の場合と同様である。すなわち、ハイレート充電を行う前に、一時的に電力を高めた放電(カウンター放電)を行えばよい。 High-rate charging is similar to high-rate discharging, except that the charging and discharging states are reversed. In other words, before high-rate charging, a temporary discharge with increased power (counter-discharge) can be performed.
(検証試験)
本発明者らは、上述したメカニズムを検証するために、一般的な電池セルを用いて試験を行った。その試験では、10秒間のハイレート放電を行う直前に、異なる充電レートで1秒間のカウンター充電を実行した。
(Verification test)
To verify the mechanism described above, the inventors conducted a test using a typical battery cell, in which a 1-second counter-charge at different charge rates was performed immediately before a 10-second high-rate discharge.
そして、ハイレート放電によって瞬間的に電圧が降下した時の電池の内部抵抗と、ハイレート放電後、電圧が復帰した時の電池の内部抵抗とを比較した。その試験結果を図5に示す。図5における破線は、ハイレート放電直後の瞬間的な内部抵抗を表している。図5における実線は、ハイレート放電後、電圧が復帰した時(試験では10分後)の内部抵抗を表している。 The internal resistance of the battery when the voltage momentarily dropped due to high-rate discharge was compared with the internal resistance of the battery when the voltage recovered after high-rate discharge. The test results are shown in Figure 5. The dashed line in Figure 5 represents the instantaneous internal resistance immediately after high-rate discharge. The solid line in Figure 5 represents the internal resistance when the voltage recovered after high-rate discharge (10 minutes later in the test).
0C、つまりカウンター充電を行わない通常のハイレート放電では、内部抵抗が上昇して高くなることが確認された。一方、カウンター充電を行うことで、その内部抵抗の上昇量が低減し、充電レートが高くなるほど、その内部抵抗の上昇量も低減することが確認された。 It was confirmed that at 0C, i.e., during normal high-rate discharge without counter-charging, internal resistance increases. On the other hand, it was confirmed that counter-charging reduces the increase in internal resistance, and the higher the charge rate, the less the increase in internal resistance.
すなわち、ハイレート放電を行うと、それに伴って内部抵抗が一時的に上昇する。そして、上昇した内部抵抗が復帰するには、電解液および電極が元の状態に戻る必要があるため、ある程度、時間を要する。そのため、内部抵抗が上昇している時に、再度、ハイレート放電が行われると、内部抵抗の上昇が促進されるので、内部抵抗の不可逆的な上昇が発生する。つまり、ハイレート劣化が進むことになる。 In other words, when high-rate discharge is performed, the internal resistance temporarily increases. It takes some time for the increased internal resistance to return to its original state, as the electrolyte and electrodes must return to their original state. Therefore, if high-rate discharge is performed again when the internal resistance is already elevated, the increase in internal resistance will be accelerated, resulting in an irreversible increase in internal resistance. In other words, high-rate degradation will progress.
一方、カウンター充電は、ハイレート放電に伴う内部抵抗の上昇を低減でき、上昇した内部抵抗が復帰する時間も短縮できる。特に、電力を高めて、つまりハイレートにして、カウンター充電を行うのが効果的である。それにより、内部抵抗の累積する上昇を低減できるので、ハイレート劣化それ自体の抑制が可能になる。 On the other hand, counter charging can reduce the increase in internal resistance that accompanies high-rate discharge and shorten the time it takes for the increased internal resistance to return to normal. It is particularly effective to perform counter charging by increasing the power, i.e., at a high rate. This reduces the cumulative increase in internal resistance, making it possible to suppress high-rate degradation itself.
この点、カウンター放電も同様である。従って、カウンター充放電はハイレート充放電に対して有効であり、特にハイレートなカウンター充放電が好ましい。カウンター充放電を実行することで、ハイレート劣化の抑制が可能になる。 The same is true for counter discharge. Therefore, counter charge/discharge is effective for high-rate charge/discharge, and high-rate counter charge/discharge is particularly preferable. By performing counter charge/discharge, it is possible to suppress high-rate degradation.
(ハイレート充放電予測部、充放電状態変更部)
電池ユニット2のハイレート劣化を抑制するために、この車両1のBCU10には、上述したように、ハイレート充放電予測部10dおよび充放電状態変更部10eが備えられている。
(High-rate charge/discharge prediction unit, charge/discharge state change unit)
In order to suppress high-rate deterioration of the battery unit 2, the BCU 10 of this vehicle 1 is provided with the high-rate charge/discharge prediction unit 10d and the charge/discharge state change unit 10e, as described above.
ハイレート充放電予測部10dは、車両1の運転中に、ハイレート充電およびハイレート放電を予測する。すなわち、ハイレート充放電予測部10dは、車両1の運転中に、電池ユニット2で充放電が行われる場合、その充放電の実行前に、車両1の運転状態等に基づいて、その充放電がハイレート充電であるか、またはハイレート放電であるかについての推測を実行する。 The high-rate charge/discharge prediction unit 10d predicts high-rate charging and high-rate discharging while the vehicle 1 is in operation. In other words, when charging or discharging is performed on the battery unit 2 while the vehicle 1 is in operation, the high-rate charge/discharge prediction unit 10d makes an inference as to whether the charging or discharging is a high-rate charging or high-rate discharging based on the operating state of the vehicle 1, etc., before the charging or discharging is performed.
ここでいうハイレート充電およびハイレート放電は、電池容量等、電池ユニット2(詳細にはその電池セル)の性能に応じて設定される所定の基準値に基づいて判断される。図6に、所定の電池セルにおいて認められた電流値と内部抵抗の上昇率との関係を示す。この電池セルの場合、電流値がi0以上になると、内部抵抗の上昇率が急激に増加する傾向が認められる。 Here, high-rate charging and high-rate discharging are determined based on predetermined reference values set according to the performance of the battery unit 2 (specifically, its battery cells), such as battery capacity. Figure 6 shows the relationship between the current value and the rate of increase in internal resistance observed for a specified battery cell. In the case of this battery cell, there is a tendency for the rate of increase in internal resistance to increase sharply when the current value exceeds i0.
すなわち、この電池セルの場合、電流値がi0以上となる領域でハイレート劣化が発生し、電流値がi0未満の領域では、ハイレート劣化は発生しないと判断できる。このように、ハイレート充放電であるか否かは、その電池セルで特定される所定の基準値で判断できる。 In other words, for this battery cell, it can be determined that high-rate degradation occurs in the region where the current value is i0 or greater, and that high-rate degradation does not occur in the region where the current value is less than i0. In this way, whether or not high-rate charging/discharging is occurring can be determined by a predetermined reference value specific to that battery cell.
従って、電池ユニット2を構成する電池セルに対して事前に実験等を行うことにより、電池ユニット2において判断基準となる基準値が特定され、その基準値がBCU10に設定される。ハイレート充放電予測部10dは、その基準値に基づいてハイレート充放電であるか否かを判断する。 Therefore, by conducting experiments or the like in advance on the battery cells that make up the battery unit 2, a reference value that serves as the judgment standard for the battery unit 2 is identified, and this reference value is set in the BCU 10. The high-rate charge/discharge prediction unit 10d determines whether or not high-rate charge/discharge is occurring based on this reference value.
ハイレート充電およびハイレート放電の予測は、ドライバーの操作や車両1の走行状態に基づいて行われる。例えば、ドライバーがアクセルを踏み込めば、その情報がアクセル開度センサからBCU10に送信されるので、ハイレート放電の実行が予測できる。 High-rate charging and high-rate discharging are predicted based on the driver's operation and the driving state of the vehicle 1. For example, when the driver steps on the accelerator, that information is sent from the accelerator position sensor to the BCU 10, so it is possible to predict whether high-rate discharging will be performed.
カーナビゲーションの情報に基づいて予測することも可能である。すなわち、GPS機能により、車両1の走行経路が予め予測でき、車両1が走行する道路状況を事前に把握することができる。道路状況と車両1の走行速度などから、ハイレート充電やハイレート放電の実行が予測できる。 Predictions can also be made based on car navigation information. In other words, the GPS function allows the route vehicle 1 will take to be predicted in advance, and the road conditions on which vehicle 1 will travel can be known in advance. The execution of high-rate charging or high-rate discharging can be predicted based on road conditions and vehicle 1's traveling speed, etc.
充放電状態変更部10eは、ハイレート充放電予測部10dの予測に基づいて、電池ユニット2の充放電状態を変化させる。すなわち、充放電状態変更部10eは、ハイレート放電が予測された場合には、その直前にカウンター充電を行う処理(カウンター充電処理)を実行するとともに、ハイレート充電が予測された場合には、その直前にカウンター放電を行う処理(カウンター放電処理)を実行する。 The charge/discharge state change unit 10e changes the charge/discharge state of the battery unit 2 based on the predictions of the high-rate charge/discharge prediction unit 10d. That is, when high-rate discharge is predicted, the charge/discharge state change unit 10e executes a process (counter-charge process) to perform a counter-charge immediately before that, and when high-rate charge is predicted, it executes a process (counter-discharge process) to perform a counter-discharge immediately before that.
上述したように、カウンター充放電はハイレートである方が好ましい。従って、目標とするハイレートな充放電値(目標充放電値)が予めBCU10に設定されている。充放電状態変更部10eは、その目標充放電値を目指して、カウンター充放電処理を実行する。 As mentioned above, a high rate of counter charging/discharging is preferable. Therefore, a target high rate of charging/discharging value (target charging/discharging value) is set in advance in the BCU 10. The charging/discharging state change unit 10e executes counter charging/discharging processing with the aim of achieving that target charging/discharging value.
<BCUが行う制御例>
カウンター放電処理およびカウンター充電処理を実行するための制御は、車両1の仕様に応じて様々パターンが考えられる。ここでは、その基本的な制御とともに、実施形態1の車両1に対応した主な制御例を示す。
<Example of control performed by the BCU>
There are various possible patterns of control for executing the counter-discharging process and the counter-charging process depending on the specifications of the vehicle 1. Here, the basic control as well as main control examples corresponding to the vehicle 1 of the first embodiment are shown.
図7に、BCU10が行う基本的な制御の流れを示す。BCU10は、イグニッションがオンにされ、運転状態になって車両1が走行を開始すると、各種の車載センサ11から入力される信号に基づいて、車速や道路状況等、車両1の状態を確認する(ステップS1)。それにより、車両1の運転中、BCU10(ハイレート充放電予測部10d)は、常時、ハイレート充電およびハイレート放電を予測する。 Figure 7 shows the basic control flow performed by the BCU 10. When the ignition is turned on, the vehicle is in driving mode, and the vehicle 1 begins to travel, the BCU 10 checks the state of the vehicle 1, such as vehicle speed and road conditions, based on signals input from various on-board sensors 11 (step S1). As a result, while the vehicle 1 is in operation, the BCU 10 (high-rate charge/discharge prediction unit 10d) constantly predicts high-rate charging and high-rate discharging.
そうして、ハイレート充放電予測部10dがハイレート充電を予測すると(ステップS2でYes)、BCU10(充放電状態変更部10e)は、電池コントローラ2aと協働して、カウンター放電処理を実行する(ステップS3)。ハイレート充放電予測部10dがハイレート放電を予測すると(ステップS4でYes)、充放電状態変更部10eは、電池コントローラ2aと協働して、カウンター充電処理を実行する(ステップS5)。 When the high-rate charge/discharge prediction unit 10d predicts high-rate charging (Yes in step S2), the BCU 10 (charge/discharge state change unit 10e) works with the battery controller 2a to execute counter-discharge processing (step S3). When the high-rate charge/discharge prediction unit 10d predicts high-rate discharging (Yes in step S4), the charge/discharge state change unit 10e works with the battery controller 2a to execute counter-charge processing (step S5).
ハイレート充電およびハイレート放電のいずれもが予測されない場合(ステップS4でNo)、つまり、電池ユニット2が充放電しない、または、充放電するにしても、所定の基準値未満での充放電(非ハイレート充放電)であると予測される場合には、BCU10は、通常の制御を実行し、通常の充放電状態を保持する(ステップS6)。 If neither high-rate charging nor high-rate discharging is predicted (No in step S4), that is, if it is predicted that the battery unit 2 will not charge or discharge, or if it will charge or discharge, it will do so at a rate below a predetermined reference value (non-high-rate charging or discharging), the BCU 10 executes normal control and maintains the normal charging and discharging state (step S6).
(カウンター放電処理1)
図8に、BCU10(充放電状態変更部10e)が行うカウンター放電処理の制御例を示す。車両1が力行運転中である場合(ステップS10でYes)、電池ユニット2では、力行に伴う放電が行われている。通常運転であれば、その放電は非ハイレート放電であり、カウンター放電を行うためには、それに加えて、更に大きな電力で電池ユニット2から放電させる必要がある。力行に伴う放電がハイレート放電であっても、より大きな電力で放電させるのが好ましい。
(Counter discharge treatment 1)
8 shows an example of control of the counter discharge process performed by the BCU 10 (charge/discharge state change unit 10e). When the vehicle 1 is in powered operation (Yes in step S10), the battery unit 2 is discharging due to powering. In normal operation, this discharging is a non-high-rate discharge, and in order to perform counter discharge, it is necessary to additionally discharge the battery unit 2 at an even greater power. Even if the discharging due to powering is a high-rate discharge, it is preferable to discharge at a greater power.
そこで、BCU10は、駆動側インバータ3の効率を下げる手段を選択する(ステップS11)。それにより、力行運転に影響を与えることなく、電池ユニット2から大きな電力で放電させることができる。そうすることで、目標充放電値が実現でき、カウンター放電処理を適切に実行できる場合には(ステップS12でYes)、BCU10は、駆動側インバータ3の効率を下げることによってカウンター放電処理を実行する(ステップS13)。カウンター放電処理を効果的に実行できる。 The BCU 10 therefore selects a means to reduce the efficiency of the drive-side inverter 3 (step S11). This allows a large amount of power to be discharged from the battery unit 2 without affecting power running. If this allows the target charge/discharge value to be achieved and counter-discharge processing can be executed appropriately (Yes in step S12), the BCU 10 executes counter-discharge processing by reducing the efficiency of the drive-side inverter 3 (step S13). This allows counter-discharge processing to be executed effectively.
一方、その手段だけでは目標充放電値が実現できず、カウンター放電処理が適切に実行できない場合(ステップS12でNo)、BCU10は、更に補機8に電力を供給する手段を選択する(ステップS14)。 On the other hand, if the target charge/discharge value cannot be achieved using that means alone and the counter-discharge process cannot be performed properly (No in step S12), the BCU 10 further selects a means for supplying power to the auxiliary equipment 8 (step S14).
補機8は、上述したように、電動コンプレッサ、電動ウォータポンプなどであり、これらのいずれか1つを用いてもよいし、複数を用いてもよい。必要に応じて自在に放電できる。また、この車両1の場合、発電機6も補機8として利用できる。 As mentioned above, the auxiliary equipment 8 is an electric compressor, an electric water pump, or the like, and any one of these may be used, or multiple may be used. It can be freely discharged as needed. In the case of this vehicle 1, the generator 6 can also be used as the auxiliary equipment 8.
すなわち、発電時以外は、発電機6および発電用エンジン7は停止している。従って、発電機6をモータとして使用し、発電用エンジン7をモータリング運転することで、電池ユニット2から大きな電力で放電させることができる。BCU10は、これら手段によってカウンター放電処理を実行する(ステップS13)。カウンター放電処理をより効果的に実行できる。 In other words, the generator 6 and generator engine 7 are stopped except when generating electricity. Therefore, by using the generator 6 as a motor and motoring the generator engine 7, a large amount of power can be discharged from the battery unit 2. The BCU 10 uses these means to execute the counter discharge process (step S13). This allows the counter discharge process to be executed more effectively.
なお、上述したステップのうち、ステップS11およびステップS12を省略し、BCU10は、直接、補機8に電力を供給する手段を選択して、カウンター放電処理を実行してもよい(ステップS14,ステップS13)。また、ステップS11とステップS14とを逆にして、インバータの効率を下げる手段と補機8に電力を供給する手段の優先順位を変更してもよい。 Of the steps described above, steps S11 and S12 may be omitted, and the BCU 10 may directly select a means for supplying power to the auxiliary equipment 8 and execute the counter-discharge process (steps S14 and S13). Alternatively, steps S11 and S14 may be reversed to change the priority order between the means for reducing inverter efficiency and the means for supplying power to the auxiliary equipment 8.
(カウンター充電処理1)
図9に、この車両1において、BCU10(充放電状態変更部10e)が行うカウンター充電処理の制御例を示す。車両1が回生運転中である場合(ステップS18でYes)、電池ユニット2では回生による充電が行われている。その充電がハイレート充電であって目標充放電値に達している場合には、カウンター充電処理は実行しなくてもよい。しかし、通常は目標充放電値に達していない場合が多い。
(Counter charge process 1)
9 shows an example of control of the counter charge process performed by the BCU 10 (charge/discharge state change unit 10e) in this vehicle 1. When the vehicle 1 is in regenerative operation (Yes in step S18), the battery unit 2 is being charged by regeneration. If this charging is a high-rate charge and the target charge/discharge value has been reached, the counter charge process does not need to be executed. However, normally, the target charge/discharge value is often not reached.
それに対し、この車両1の場合、上述したように、必要に応じて発電できる発電機6を搭載している。BCU10は、発電機6を用いて電池ユニット2に電力を供給する手段を選択できる。BCU10は、発電機6で発電される電力を回生による電力に加えた状態でカウンター充電処理を実行する(ステップS19)。それにより、カウンター充電処理をより効果的に実行できる。 In contrast, as described above, this vehicle 1 is equipped with a generator 6 that can generate electricity as needed. The BCU 10 can select a means for supplying power to the battery unit 2 using the generator 6. The BCU 10 executes counter-charging processing with the power generated by the generator 6 added to the regenerative power (step S19). This allows the counter-charging processing to be executed more effectively.
<第2実施形態>
図10に、第2実施形態の車両(第2車両1B)の概略図を示す。第2車両1Bは、第1実施形態の車両1(以下、第1車両1Aとする)と同様に、電気自動車である。
Second Embodiment
10 shows a schematic diagram of a vehicle (second vehicle 1B) according to the second embodiment. The second vehicle 1B is an electric vehicle, similar to the vehicle 1 (hereinafter referred to as the first vehicle 1A) according to the first embodiment.
第2車両1Bにおける、電池ユニット2、電池コントローラ2a、駆動側インバータ3、駆動モータ4、発電側インバータ5、発電機6、発電用エンジン7、補機8などの高電圧機器、更には、車両1に装備される一般的な機器などの基本的な構成は、第1車両1Aと同じである。BCU10の基本的な構成も、第2車両1Bと第1車両1Aとで同じである。従って、同じ内容の構成には同じ符号を用いることでその説明は省略する。 The basic configuration of the second vehicle 1B, including high-voltage equipment such as the battery unit 2, battery controller 2a, drive inverter 3, drive motor 4, generator inverter 5, generator 6, generator engine 7, and auxiliary equipment 8, as well as general equipment equipped on the vehicle 1, is the same as that of the first vehicle 1A. The basic configuration of the BCU 10 is also the same between the second vehicle 1B and the first vehicle 1A. Therefore, the same reference numerals are used for components with the same content, and their description will be omitted.
第2車両1Bは、第1車両1Aと比べて電池ユニット2の構成が異なる。すなわち、第2車両1Bの電池ユニット2(以下、第2電池ユニット2Bとする)は、個別に充放電が可能な複数の電池モジュール20を含む。第2電池ユニット2Bは、並列に接続された複数の電池モジュール20で構成されている。なお、図例では3個の電池モジュール20(第1電池モジュール21、第2電池モジュール22、第3電池モジュール23)を示すが、電池モジュール20の個数は2個または4個以上でもよい。 The second vehicle 1B differs from the first vehicle 1A in the configuration of its battery unit 2. That is, the battery unit 2 of the second vehicle 1B (hereinafter referred to as the second battery unit 2B) includes multiple battery modules 20 that can be charged and discharged individually. The second battery unit 2B is composed of multiple battery modules 20 connected in parallel. Note that while the illustrated example shows three battery modules 20 (first battery module 21, second battery module 22, and third battery module 23), the number of battery modules 20 may be two or four or more.
各電池モジュール20は、第1車両1Aの電池ユニット2と同様に、多数の電池セル50(リチウムイオン電池)を連結することによって構成されている。第2電池ユニット2Bの電池コントローラ2aは、電池モジュール20の各々の充放電状態を制御することにより、第2電池ユニット2B(電池モジュール20全体)の充放電状態を制御する。従って、複数の電池モジュール20への充放電は、一体的に実行できるし部分的にも実行できる。 Each battery module 20, like the battery unit 2 of the first vehicle 1A, is constructed by connecting a large number of battery cells 50 (lithium ion batteries). The battery controller 2a of the second battery unit 2B controls the charge/discharge state of the second battery unit 2B (the entire battery module 20) by controlling the charge/discharge state of each battery module 20. Therefore, charging and discharging of multiple battery modules 20 can be performed either together or partially.
<BCUが行う制御例>
第2車両1BのBCU10が行う基本的な制御は、第1車両1Aと同じである。すなわち、第2車両1Bにおいても、図7に示す制御に従って、カウンター放電処理およびカウンター充電処理が実行される。
<Example of control performed by the BCU>
The basic control performed by the BCU 10 of the second vehicle 1B is the same as that of the first vehicle 1A. That is, the counter-discharging process and the counter-charging process are also performed in the second vehicle 1B in accordance with the control shown in FIG.
(カウンター放電処理2)
図11に、第2車両1BのBCU10(充放電状態変更部10e)が行うカウンター放電処理の制御例を示す。第2車両1Bが力行運転中ではない、つまり回生運転中の場合(ステップS20でNo)、第2電池ユニット2Bには、回生による電力が充電されている。通常、その電力は、各電池モジュール20に均等に分配される。
(Counter discharge treatment 2)
11 shows an example of counter-discharge processing control performed by the BCU 10 (charge/discharge state change unit 10e) of the second vehicle 1B. When the second vehicle 1B is not in powering operation, i.e., in regenerative operation (No in step S20), the second battery unit 2B is charged with regenerative power. Normally, this power is distributed equally to each battery module 20.
BCU10は、これら複数の電池モジュール20のうち、所定の電池モジュール20でカウンター放電処理を実行し、残部の電池モジュール20に、回生で得られる電力とともに所定の電池モジュール20で放電して得られる電力を充電することが可能か否かを判断する(ステップS21)。 The BCU 10 performs a counter-discharge process on a selected battery module 20 among the multiple battery modules 20, and determines whether it is possible to charge the remaining battery modules 20 with the power obtained by regeneration and the power obtained by discharging the selected battery module 20 (step S21).
例えば、第1電池モジュール21でカウンター放電処理を実行することを想定した場合、第1電池モジュール21に分配されていた回生電力は、第2電池モジュール22および第3電池モジュール23に振り分ける必要がある。更に、第1電池モジュール21でのカウンター放電によって生じる電力も、これら電池モジュール20に振り分ける必要がある。 For example, if a counter-discharge process is performed in the first battery module 21, the regenerative power distributed to the first battery module 21 must be distributed to the second battery module 22 and the third battery module 23. Furthermore, the power generated by the counter-discharge in the first battery module 21 must also be distributed to these battery modules 20.
BCU10は、各電池モジュール20の電池容量からこのような処理が可能か否かを判断する。なお、カウンター放電処理は、1個の電池モジュール20に限らない。複数の電池モジュール20で実行してもよい。この手段によれば、回生運転に影響を与えることなく、カウンター放電処理を効果的に実行できる。 The BCU 10 determines whether such processing is possible based on the battery capacity of each battery module 20. Note that counter-discharge processing is not limited to one battery module 20. It may also be performed on multiple battery modules 20. This method allows counter-discharge processing to be performed effectively without affecting regenerative operation.
その結果、BCU10は、カウンター放電処理の実行が可能であると判断すると(ステップS21でYes)、カウンター放電処理を実行する(ステップS22)。そして、BCU10は、カウンター放電処理の対象とする電池モジュール20を変更し(切り替えて)、カウンター放電処理を繰り返す(ステップS23)。 As a result, if the BCU 10 determines that the counter discharge process can be performed (Yes in step S21), it performs the counter discharge process (step S22).The BCU 10 then changes (switches) the battery module 20 that is the target of the counter discharge process, and repeats the counter discharge process (step S23).
例えば、第1電池モジュール21のカウンター放電処理が終われば、次に第2電池モジュール22でカウンター放電処理を実行し、それが終われば、第3電池モジュール23でカウンター放電処理を実行する。それにより、複数の電池モジュール20でカウンター放電処理が行えるので、ハイレート充電が高容量であっても十分対応できるようになる。 For example, once the counter-discharge process for the first battery module 21 is complete, the counter-discharge process is then performed for the second battery module 22, and once that is complete, the counter-discharge process is performed for the third battery module 23. This allows counter-discharge processes to be performed for multiple battery modules 20, making it possible to fully handle high-rate charging even at high capacities.
一方、第2車両1Bが力行運転中の場合(ステップS20でYes)、第2電池ユニット2Bでは、力行による電力が放電されている。通常、その電力は、各電池モジュール20に均等に分配される。 On the other hand, when the second vehicle 1B is in powered operation (Yes in step S20), power is being discharged from the second battery unit 2B. Normally, this power is distributed evenly to each battery module 20.
BCU10は、これら複数の電池モジュール20のうち、その一部で放電させることによってカウンター放電処理を実行できるか否かを判断する(ステップS24)。すなわち、各電池モジュール20に分散している電力を一部の電池モジュール20に集約させ、その一部の電池モジュール20が放電する電力量を増大させる。 The BCU 10 determines whether the counter-discharge process can be performed by discharging some of the battery modules 20 (step S24). In other words, the power distributed among the battery modules 20 is concentrated in some of the battery modules 20, thereby increasing the amount of power discharged by those some of the battery modules 20.
例えば、第1電池モジュール21および第2電池モジュール22での放電を中断し、第3電池モジュール23のみで力行運転に要する電力を放電させる。そうすることによって第3電池モジュール23でカウンター放電処理を実行する。力行運転に影響を与えることなく、カウンター放電処理を効果的に実行できる。 For example, discharging in the first battery module 21 and the second battery module 22 is suspended, and the power required for power running is discharged only from the third battery module 23. By doing so, a counter-discharge process is performed in the third battery module 23. The counter-discharge process can be performed effectively without affecting power running.
その結果、BCU10は、カウンター放電処理の実行が可能であると判断すると(ステップS24でYes)、カウンター放電処理を実行する(ステップS22)。そして、BCU10は、カウンター放電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター放電処理を繰り返す(ステップS23)。 As a result, if the BCU 10 determines that the counter discharge process can be performed (Yes in step S24), it performs the counter discharge process (step S22).The BCU 10 then changes the battery module 20 to be subjected to the counter discharge process and repeats the counter discharge process (step S23).
しかしながら、力行による電力の消費量が少なく、その力行電力を1個の電池モジュール20に集約しても、目標充放電値に達しない場合がある。そのような場合、BCU10は、カウンター放電処理の実行は適切でないと判断し(ステップS24でNo)、複数の電池モジュール20のうち、その一部での放電とともに、残部へ充電することによってカウンター放電処理の実行が可能か否かを判断する(ステップS25)。 However, there are cases where the amount of power consumed during power running is small, and even if that power running power is aggregated into one battery module 20, the target charge/discharge value is not reached. In such cases, the BCU 10 determines that it is not appropriate to perform the counter-discharge process (No in step S24) and determines whether it is possible to perform the counter-discharge process by discharging some of the multiple battery modules 20 and charging the remaining ones (step S25).
例えば、先と同様に第3電池モジュール23でのカウンター放電処理を想定した場合、力行電力に加え、更に第3電池モジュール23で放電を行う。この場合、第1電池モジュール21および第2電池モジュール22では、第3電池モジュール23の放電によって生じる電力を充電する必要がある。 For example, assuming a counter-discharge process in the third battery module 23 as described above, in addition to the traction power, the third battery module 23 also discharges. In this case, the first battery module 21 and the second battery module 22 need to be charged with the power generated by the discharge of the third battery module 23.
その結果、BCU10は、カウンター放電処理の適切な実行が可能と判断すると(ステップS25でYes)、カウンター放電処理を実行する(ステップS22)。電力が無駄にならず、カウンター放電処理をより効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター放電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター放電処理を繰り返す(ステップS23)。 As a result, if the BCU 10 determines that the counter discharge process can be performed appropriately (Yes in step S25), it performs the counter discharge process (step S22). This prevents power from being wasted and allows the counter discharge process to be performed more effectively. The BCU 10 then changes the battery module 20 to be subjected to the counter discharge process and repeats the counter discharge process (step S23).
一方、BCU10は、この手段によってもカウンター放電処理の適切な実行は不能と判断すると(ステップS25でNo)、補機8に電力を供給することによってカウンター放電処理を補完する手段を選択する(ステップS26)。補機8に電力を供給することで、より多くの電力を自在に放電できるようになり、適切なカウンター放電処理が実行できるようになる。 On the other hand, if the BCU 10 determines that the counter discharge process cannot be performed appropriately even using this method (No in step S25), it selects a method of supplementing the counter discharge process by supplying power to the auxiliary device 8 (step S26). By supplying power to the auxiliary device 8, more power can be discharged freely, allowing the counter discharge process to be performed appropriately.
BCU10は、力行電力および他の電池モジュール20へ放電する電力に、補機8に供給する電力を加えた放電により、対象とした所定の電池モジュール20でカウンター放電処理を実行する(ステップS22)。カウンター放電処理をより効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター放電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター放電処理を繰り返す(ステップS23)。 The BCU 10 executes counter-discharge processing on the specified target battery module 20 by discharging the power supplied to the auxiliary equipment 8 in addition to the power discharged to the other battery modules 20 and the traction power (step S22). This allows the counter-discharge processing to be executed more effectively. The BCU 10 then changes the battery module 20 targeted for the counter-discharge processing and repeats the counter-discharge processing (step S23).
(カウンター充電処理2)
図12に、第2車両1BのBCU10(充放電状態変更部10e)が行うカウンター充電処理の制御例を示す。第2車両1Bが力行運転中の場合(ステップS30でYes)、第2電池ユニット2Bでは、力行による電力が放電されている。通常、その電力は、各電池モジュール20に均等に分配される。
(Counter charge process 2)
12 shows an example of counter-charging control performed by the BCU 10 (charge/discharge state change unit 10e) of the second vehicle 1B. When the second vehicle 1B is in powered operation (Yes in step S30), power is discharged from the second battery unit 2B. Normally, this power is distributed equally to each battery module 20.
BCU10は、これら複数の電池モジュール20のうち、その一部でカウンター充電処理を実行できるか否かを判断する(ステップS31)。具体的には、所定の電池モジュール20でカウンター充電処理を実行し、残部の電池モジュール20で、力行で消費される電力とともに所定の電池モジュール20に充電する電力を追加して放電させることができるか否かを判断する。 The BCU 10 determines whether counter charging processing can be performed on some of the multiple battery modules 20 (step S31). Specifically, it performs counter charging processing on certain battery modules 20 and determines whether it is possible to discharge the remaining battery modules 20 by adding the power consumed during power running to the power charged to the certain battery modules 20.
例えば、第1電池モジュール21でカウンター充電処理を実行することを想定した場合、第1電池モジュール21で放電していた力行電力は、第2電池モジュール22および第3電池モジュール23に振り分ける必要がある。更に、第1電池モジュール21に充電が必要な電力も、これら電池モジュール20に振り分けて放電させる必要がある。従って、第2電池モジュール22および第3電池モジュール23では、当初分配されていた力行電力に加えて、これら電力も放電することが必要になる。 For example, assuming that counter charging processing is performed in the first battery module 21, the traction power that was being discharged from the first battery module 21 must be distributed to the second battery module 22 and the third battery module 23. Furthermore, the power that needs to be charged to the first battery module 21 must also be distributed to these battery modules 20 for discharge. Therefore, the second battery module 22 and the third battery module 23 will need to discharge this power in addition to the traction power that was initially distributed.
その結果、BCU10は、カウンター充電処理の適切な実行が可能と判断すると(ステップS31でYes)、カウンター充電処理を実行する(ステップS32)。力行運転に影響を与えることなく、カウンター充電処理を効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター充電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター充電処理を繰り返す(ステップS33)。 As a result, if the BCU 10 determines that the counter charge process can be executed appropriately (Yes in step S31), it executes the counter charge process (step S32). The counter charge process can be executed effectively without affecting power running. The BCU 10 then changes the battery module 20 targeted for the counter charge process and repeats the counter charge process (step S33).
一方、BCU10は、この手段によっては、目標充放電値に達せず、カウンター充電処理の適切な実行は不能と判断すると(ステップS31でNo)、発電機6で電力を供給することによってカウンター充電処理を補完する手段を選択する(ステップS34)。発電機6で電力を供給すれば、必要な電力で充電できるようになり、適切なカウンター充電処理が実行できる。 On the other hand, if the BCU 10 determines that the target charge/discharge value will not be reached by this means and that the counter-charging process cannot be executed appropriately (No in step S31), it selects a means to complement the counter-charging process by supplying power from the generator 6 (step S34). Supplying power from the generator 6 makes it possible to charge with the required power, and the counter-charging process can be executed appropriately.
BCU10は、他の電池モジュール20の放電によって得られる電力に、発電機6による電力を加えた充電により、カウンター充電処理を実行する(ステップS32)。カウンター充電処理をより効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター充電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター充電処理を繰り返す(ステップS33)。 The BCU 10 performs counter-charging by adding power from the generator 6 to the power obtained by discharging other battery modules 20 (step S32). This allows the counter-charging process to be performed more effectively. The BCU 10 then changes the battery module 20 to be subjected to the counter-charging process and repeats the counter-charging process (step S33).
ステップS30において、第2車両1Bが力行運転中ではない、つまり回生運転中の場合(No)、第2電池ユニット2Bには、回生による電力が充電されている。通常、その電力は、各電池モジュール20に均等に分配される。 In step S30, if the second vehicle 1B is not in powered operation, i.e., is in regenerative operation (No), the second battery unit 2B is being charged with regenerative power. Normally, this power is distributed evenly to each battery module 20.
BCU10は、回生によって得られる電力を、所定の一部の電池モジュール20に集約して充電することで、カウンター充電が適切に実行できるか否かを判断する(ステップS35)。 The BCU 10 determines whether counter charging can be performed appropriately by concentrating the regenerated power in a predetermined portion of the battery modules 20 and charging them (step S35).
例えば、第1電池モジュール21でカウンター充電処理を実行することを想定した場合、第2電池モジュール22および第3電池モジュール23に振り分けていた回生電力を、第1電池モジュール21に集約させる。そうすることで、第1電池モジュール21が充電する電力量を増大できる。 For example, assuming that counter-charging processing is performed in the first battery module 21, the regenerative power that was previously distributed to the second battery module 22 and the third battery module 23 is concentrated in the first battery module 21. This increases the amount of power that can be charged by the first battery module 21.
その結果、BCU10は、カウンター充電処理の適切な実行が可能と判断すると(ステップS35でYes)、カウンター充電処理を実行する(ステップS32)。カウンター充電処理を効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター充電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター充電処理を繰り返す(ステップS33)。 As a result, if the BCU 10 determines that the counter charge process can be executed appropriately (Yes in step S35), it executes the counter charge process (step S32). This allows the counter charge process to be executed effectively. The BCU 10 then changes the battery module 20 targeted for the counter charge process and repeats the counter charge process (step S33).
しかしながら、回生によって得られる電力量が少なく、その回生電力を1個の電池モジュール20に集約しても、目標充放電値に達しない場合がある。そのような場合、BCU10は、カウンター充電処理の実行は適切でないと判断する(ステップS35でNo)。 However, there are cases where the amount of power obtained through regeneration is small, and even if that regenerative power is concentrated in a single battery module 20, the target charge/discharge value is not reached. In such cases, the BCU 10 determines that it is not appropriate to perform counter charging processing (No in step S35).
その場合、BCU10は、回生電力とともに、電池モジュール20の残部で放電して得られる電力を所定の一部の電池モジュール20に充電することにより、カウンター充電処理が適切に実行できるか否かを判断する(ステップS36)。 In this case, the BCU 10 determines whether the counter-charging process can be performed appropriately by charging a predetermined portion of the battery modules 20 with the regenerated power and the power obtained by discharging the remaining battery modules 20 (step S36).
第1電池モジュール21でカウンター充電処理を実行する場合であれば、第2電池モジュール22および/または第3電池モジュール23で放電し、それによって得られる電力を、回生電力に加えて、第1電池モジュール21に充電する。第1電池モジュール21が充電する電力量を更に増大できる。 When counter-charging processing is performed in the first battery module 21, the second battery module 22 and/or the third battery module 23 are discharged, and the resulting power is added to the regenerated power and charged to the first battery module 21. This further increases the amount of power charged to the first battery module 21.
その結果、BCU10は、カウンター充電処理の適切な実行が可能と判断すると(ステップS36でYes)、カウンター充電処理を実行する(ステップS32)。充電量が増大するので、カウンター充電処理をより効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター充電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター充電処理を繰り返す(ステップS33)。 As a result, if the BCU 10 determines that the counter charge process can be executed appropriately (Yes in step S36), it executes the counter charge process (step S32). Because the charge amount increases, the counter charge process can be executed more effectively. The BCU 10 then changes the battery module 20 targeted for the counter charge process and repeats the counter charge process (step S33).
一方、BCU10は、その手段によってはカウンター充電処理の実行は適切でないと判断すると(ステップS36でNo)、発電機6で電力を供給することによってカウンター充電処理を補完する手段を選択する(ステップS37)。発電機6で電力を供給すれば、必要な電力で充電できるようになり、適切なカウンター充電処理が実行できる。 On the other hand, if the BCU 10 determines that the counter-charging process is not appropriate using that method (No in step S36), it selects a method to complement the counter-charging process by supplying power using the generator 6 (step S37). Supplying power using the generator 6 allows charging with the required power, and appropriate counter-charging can be performed.
BCU10は、回生電力と他の電池モジュール20からの追加充電によって得られる電力に、発電機6で発電される電力を加えた充電により、カウンター充電処理を実行する(ステップS32)。カウンター充電処理をより効果的に実行できる。そして、BCU10は、カウンター充電処理の対象とする電池モジュール20を変更し、カウンター充電処理を繰り返す(ステップS33)。 The BCU 10 performs counter-charging by adding the power generated by the generator 6 to the power obtained through regenerative power and additional charging from other battery modules 20 (step S32). This allows the counter-charging process to be performed more effectively. The BCU 10 then changes the battery module 20 targeted for counter-charging and repeats the counter-charging process (step S33).
このように、開示する技術を適用したBCU10によれば、カウンター充放電処理の実行により、ハイレート劣化それ自体の抑制が可能になるので、ハイレート充放電が高頻度で発生する車両1に搭載しても、電池ユニット2の性能低下を効果的に抑制できる。 In this way, with a BCU 10 incorporating the disclosed technology, high-rate degradation itself can be suppressed by executing counter charge/discharge processing, so performance degradation of the battery unit 2 can be effectively suppressed even when the BCU 10 is installed in a vehicle 1 where high-rate charge/discharge occurs frequently.
なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。 Note that the disclosed technology is not limited to the above-described embodiments, but also encompasses various other configurations.
例えば、上述した各実施形態の車種およびその構成は一例似すぎない。冒頭で述べたように、ハイブリッド車など、駆動用電源として電池ユニットを搭載し、その電力で走行する車両であればよい。また、各実施形態で説明した制御も一例である。車種および車両の構成に応じて様々な手段が選択できる。 For example, the vehicle models and configurations of the above-mentioned embodiments are not too similar. As mentioned at the beginning, any vehicle, such as a hybrid vehicle, that is equipped with a battery unit as a driving power source and runs on that power may be used. The control described in each embodiment is also an example. Various means can be selected depending on the vehicle model and configuration.
1 車両
2 電池ユニット
2a 電池コントローラ
3 駆動側インバータ
4 駆動モータ
5 発電側インバータ
6 発電機
7 発電用エンジン
8 補機
9 電気配線
10 BCU(制御装置)
10d ハイレート充放電予測部
10e 充放電状態変更部
1 Vehicle 2 Battery unit 2a Battery controller 3 Drive side inverter 4 Drive motor 5 Power generation side inverter 6 Generator 7 Power generation engine 8 Auxiliary equipment 9 Electrical wiring 10 BCU (control unit)
10d High-rate charge/discharge prediction unit 10e Charge/discharge state change unit
Claims (13)
前記車両の運転中に、前記電池ユニットの性能に応じて設定される所定の基準値以上の電力で充電するハイレート充電、および、前記基準値以上の電力で放電するハイレート放電を予測するハイレート充放電予測部と、
前記ハイレート充放電予測部の予測に基づいて、前記電池ユニットの充放電状態を変化させる充放電状態変更部と、
を備え、
前記充放電状態変更部が、前記ハイレート放電が予測された場合に、電力を高めて一時的に充電を行うカウンター充電処理を実行するとともに、前記ハイレート充電が予測された場合に、電力を高めて一時的に放電を行うカウンター放電処理を実行する、制御装置。 A control device for a battery unit mounted on a vehicle as a driving power source,
a high-rate charge/discharge prediction unit that predicts high-rate charging, which charges the battery unit with power equal to or greater than a predetermined reference value set in accordance with the performance of the battery unit, and high-rate discharging, which discharges the battery unit with power equal to or greater than the reference value, while the vehicle is in operation;
a charge/discharge state changing unit that changes the charge/discharge state of the battery unit based on the prediction by the high-rate charge/discharge prediction unit;
Equipped with
A control device in which the charge/discharge state change unit executes a counter charge process to increase power and temporarily charge when the high-rate discharge is predicted, and executes a counter discharge process to increase power and temporarily discharge when the high-rate charge is predicted.
前記車両は、インバータを介して前記電池ユニットと接続されている駆動モータを備え、
前記車両の力行運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記インバータの効率を下げることによって前記カウンター放電処理を実行する、制御装置。 2. The control device according to claim 1,
the vehicle includes a drive motor connected to the battery unit via an inverter;
When the high-rate charging is predicted during power running of the vehicle, the charge/discharge state changing unit executes the counter-discharge process by reducing efficiency of the inverter.
前記車両は、前記電池ユニットから供給される電力で作動する補機を備え、
前記車両の力行運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記補機に電力を供給することによって前記カウンター放電処理を実行する、制御装置。 3. The control device according to claim 1,
the vehicle includes an auxiliary device that operates using power supplied from the battery unit;
When the high-rate charging is predicted during powering of the vehicle, the charge/discharge state changing unit executes the counter-discharge process by supplying power to the auxiliary equipment.
前記車両は、発電用エンジンによって駆動される発電機を備え、
前記車両の回生運転中に、前記ハイレート放電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記発電機で発電される電力を前記電池ユニットに充電することによって前記カウンター充電処理を実行する、制御装置。 2. The control device according to claim 1,
the vehicle includes a generator driven by a generator engine;
When the high-rate discharge is predicted during regenerative operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter charge process by charging the battery unit with electric power generated by the generator.
前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含み、
前記車両の力行運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、前記複数の電池モジュールのうち、その一部で放電させることによって前記カウンター放電処理を実行する、制御装置。 2. The control device according to claim 1,
the battery unit includes a plurality of battery modules that can be charged and discharged individually;
When the high-rate charging is predicted during powering operation of the vehicle, the charge/discharge state changing unit executes the counter-discharge process by discharging some of the plurality of battery modules.
前記充放電状態変更部は、前記複数の電池モジュールのうち、その一部での放電とともに、残部へ充電することによって前記カウンター放電処理を実行する、制御装置。 6. The control device according to claim 5,
The charge/discharge state changing unit executes the counter-discharge process by discharging some of the plurality of battery modules and charging the remaining battery modules.
前記車両は、前記電池ユニットから供給される電力で作動する補機を備え、
前記充放電状態変更部は、前記補機に電力を供給することによって前記カウンター放電処理を補完する、制御装置。 7. The control device according to claim 6,
the vehicle includes an auxiliary device that operates using power supplied from the battery unit;
The charge/discharge state changing unit complements the counter-discharge process by supplying power to the auxiliary device.
前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含み、
前記車両の回生運転中に、前記ハイレート充電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、所定の前記電池モジュールで前記カウンター放電処理を実行し、残部の前記電池モジュールに、回生で得られる電力とともに前記所定の電池モジュールで放電して得られる電力を充電する、制御装置。 2. The control device according to claim 1,
the battery unit includes a plurality of battery modules that can be charged and discharged individually;
When the high-rate charging is predicted during regenerative operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter-discharge process in a specified battery module, and charges the remaining battery modules with power obtained by discharging in the specified battery module together with power obtained by regeneration.
前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含み、
前記車両の力行運転中に、前記ハイレート放電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、所定の前記電池モジュールで前記カウンター充電処理を実行し、残部の前記電池モジュールで、力行で消費される電力とともに前記所定の電池モジュールに充電する電力を放電させる、制御装置。 2. The control device according to claim 1,
the battery unit includes a plurality of battery modules that can be charged and discharged individually;
When the high-rate discharge is predicted during powered operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter charge process in a predetermined battery module, and causes the remaining battery modules to discharge the power consumed during powered operation and the power charged to the predetermined battery module.
前記車両は、発電用エンジンによって駆動される発電機を備え、
前記充放電状態変更部は、前記発電機で発電される電力を充電することによって前記カウンター充電処理を補完する、制御装置。 10. The control device according to claim 9,
the vehicle includes a generator driven by a generator engine;
The charge/discharge state changing unit complements the counter charging process by charging the electric power generated by the generator.
前記電池ユニットは、個別に充放電が可能な複数の電池モジュールを含み、
前記車両の回生運転中に、前記ハイレート放電が予測された場合には、前記充放電状態変更部は、回生で得られる電力を、所定の一部の前記電池モジュールに充電することによって前記カウンター充電処理を実行する、制御装置。 2. The control device according to claim 1,
the battery unit includes a plurality of battery modules that can be charged and discharged individually;
When the high-rate discharge is predicted during regenerative operation of the vehicle, the charge/discharge state change unit executes the counter charge process by charging a predetermined portion of the battery modules with the power obtained through regeneration.
前記充放電状態変更部は、回生で得られる電力とともに、前記電池モジュールの残部で放電して得られる電力を前記所定の一部の電池モジュールに充電することによって前記カウンター充電処理を実行する、制御装置。 The control device according to claim 11,
The charge/discharge state changing unit executes the counter charging process by charging the predetermined portion of the battery modules with power obtained by regeneration and power obtained by discharging the remaining battery modules.
前記車両は、発電用エンジンによって駆動される発電機を備え、
前記充放電状態変更部は、前記発電機で発電される電力を充電することによって前記カウンター充電処理を補完する、制御装置。 13. The control device according to claim 12,
the vehicle includes a generator driven by a generator engine;
The charge/discharge state changing unit complements the counter charging process by charging the electric power generated by the generator.
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