JP7795932B2 - Method and system for utilizing hydrogen gas discharged from lithium-ion batteries - Google Patents
Method and system for utilizing hydrogen gas discharged from lithium-ion batteriesInfo
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Description
本発明は、リチウムイオン電池排出水素ガス利用方法及びそのシステム、特に、リチウムイオン電池から発生する水素ガスをハイブリッド車両で利用する方法及びそのシステムに関する。 The present invention relates to a method and system for utilizing hydrogen gas discharged from lithium-ion batteries, and in particular to a method and system for utilizing hydrogen gas generated from lithium-ion batteries in a hybrid vehicle.
ハイブリッド車両を走行させるためのリチウムイオン電池は、高温での使用や過充電により、また経年による劣化により、ガスを発生する特性がある。ガスは、水素ガスが主であり、その他人体に有毒なガスも含まれる。 The lithium-ion batteries used to power hybrid vehicles have the tendency to generate gas when used at high temperatures, overcharged, or deteriorate over time. This gas is primarily hydrogen gas, but also contains other gases that are toxic to the human body.
リチウムイオン電池は、構成する複数のセル毎に缶内に密閉されているが、発生するガス量によっては、缶内の内圧が増加し、缶の変形を初めとする種々の支障が生じるおそれが有る。 Lithium-ion batteries are made up of multiple cells that are sealed in a can, but depending on the amount of gas generated, the internal pressure inside the can can increase, which could cause various problems, including deformation of the can.
特許文献１は、複数の単位電池から成る組電池であって、各単位電池には水素ガス発生による内圧の上昇に対し、内圧が所定の圧力に達した時にこれを解消するために開放される安全弁を設けている。そして、これらの安全弁の放出口は、外部の排気部に接続された排ガスチューブに接続された構成が開示されている。 Patent Document 1 discloses a battery pack consisting of multiple unit cells, each of which is equipped with a safety valve that opens to relieve internal pressure buildup caused by hydrogen gas generation when the internal pressure reaches a predetermined pressure. The safety valve outlets are connected to exhaust gas tubes that are connected to an external exhaust section.
また、この排ガスチューブのそれぞれの安全弁放出口の接続部間は、蛇腹構造になっており、単位電池が内圧によって膨張して変形しても、この変形を蛇腹構造で吸収し、各安全弁放出口と排ガスチューブとの接続状態を良好に保ち、排出水素ガスが車内に漏れることなく車外に確実に放出することができる様に構成されている。 In addition, the connection between each safety valve outlet of the exhaust gas tube is made of a bellows structure. Even if the unit battery expands and deforms due to internal pressure, this deformation is absorbed by the bellows structure, maintaining a good connection between each safety valve outlet and the exhaust gas tube, ensuring that exhaust hydrogen gas can be reliably released outside the vehicle without leaking inside.
特許文献１の構成によれば、電池から発生した水素ガスは車内に漏れることなく確実に車外に放出される。しかしながら、排出水素ガスは人体に有害な成分も含まれており、車外の放出できたとしても環境上の問題は残っている。 According to the configuration described in Patent Document 1, hydrogen gas generated from the battery is reliably released outside the vehicle without leaking inside the vehicle. However, the emitted hydrogen gas contains components that are harmful to the human body, and even if it can be released outside the vehicle, environmental problems remain.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、リチウムイオン電池から排出した水素ガスを、環境上の問題がなく安全且つ有効に使用することができるリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法及びそのシステムを提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a method and system for utilizing hydrogen gas discharged from lithium ion batteries that allows the hydrogen gas discharged from lithium ion batteries to be used safely and effectively without causing environmental problems.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法は、
リチウムイオン電池を搭載したハイブリッド車両の走行中に前記リチウムイオン電池を構成する各セルから排出された水素ガスをエンジン燃焼室側に送るための排出水素ガス送給工程と、
該送給された水素ガスを前記エンジン燃焼室内に噴射供給し、ガソリンと共に燃焼させる排出水素ガス供給・燃焼工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery according to one embodiment of the present invention includes :
a discharged hydrogen gas delivery step for delivering hydrogen gas discharged from each cell constituting the lithium ion battery to an engine combustion chamber while the hybrid vehicle equipped with the lithium ion battery is running;
an exhaust hydrogen gas supply and combustion step of injecting and supplying the supplied hydrogen gas into the engine combustion chamber and burning it together with gasoline;
The present invention is characterized by having the following.
この方法により、リチウムイオン電池で排出された水素ガスは、外部に排出されることなく、エンジン燃焼室で燃焼される。燃焼により水素ガスに含まれる人体に有害な成分は無害化される。この様に、排出された水素ガスを確実に焼却することができ、また、エンジンの出力向上にも良い作用を付加することが可能となっている。すなわち、排出水素ガスの有効利用と無害化が達成される。 With this method, hydrogen gas emitted from lithium-ion batteries is burned in the engine's combustion chamber without being emitted to the outside. The components contained in the hydrogen gas that are harmful to the human body are rendered harmless through combustion. In this way, the emitted hydrogen gas can be reliably incinerated, and it is also possible to improve engine output, which has a beneficial effect. In other words, the effective use and detoxification of emitted hydrogen gas is achieved.
また、本発明の一実施形態は、前記リチウムイオン電池排出水素ガス利用方法において、
前記排出水素ガス送給工程の前に、前記各セルから排出された水素ガスを吸気して所定箇所に貯蔵する排出水素ガス貯蔵工程を有し、
該排出水素ガス貯蔵工程は、
前記各セルの前記水素ガスの発生状況に応じてセル毎に行われ、
前記排出水素ガス送給工程は、前記貯蔵された水素ガスを送給することで行われることを特徴とする。
Further, one embodiment of the present invention is the method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery,
a discharged hydrogen gas storage step of taking in the hydrogen gas discharged from each of the cells and storing it in a predetermined location before the discharged hydrogen gas delivery step;
The discharged hydrogen gas storage step includes:
The hydrogen gas generation is performed for each cell according to the hydrogen gas generation status of each cell.
The discharged hydrogen gas delivery step is characterized in that it is carried out by delivering the stored hydrogen gas.
これにより、セル毎の水素ガスの排出の必要性に応じて吸気を行うことができ、また、一旦、貯蔵することで、燃焼室への適切なタイミングでの送給などの制御が可能となる。 This allows hydrogen gas to be drawn in according to the need for discharge from each cell, and by temporarily storing the gas, it is possible to control its delivery to the combustion chamber at the appropriate time.
また、本発明の一実施形態は、前記リチウムイオン電池排出水素ガス利用方法において、
前記各セルの水素ガスの発生状況の判断は、
前記セル毎の車両走行中の電流値、電圧値、及び温度値を含む作動情報を取得する作動情報取得動作と、
前記作動情報に基づいて行われる各セルの水素ガスの排出量の算出推定動作と、に基づいて行われることを特徴とする。
Further, one embodiment of the present invention is the method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery,
The determination of the hydrogen gas generation status of each cell is made by:
an operation information acquisition operation for acquiring operation information including a current value, a voltage value, and a temperature value for each cell while the vehicle is running;
The calculation and estimation of the amount of hydrogen gas emitted from each cell is performed based on the operation information.
この方法により、リチウムイオン電池のセル内で排出される水素ガスを、実際にセル毎に測定することなく、各セルでの排出水素ガスの量を算定推定し、各セルでの水素ガスの発生状況を判断し、排出水素ガスの吸気による貯蔵に適するセルを選択することが可能になる。 This method makes it possible to calculate and estimate the amount of hydrogen gas emitted from each cell of a lithium-ion battery without actually measuring each cell, determine the hydrogen gas generation status in each cell, and select cells suitable for storing the emitted hydrogen gas by inhaling it.
また、本発明の一実施形態は、前記リチウムイオン電池排出水素ガス利用方法において、
前記排出水素ガス供給・燃焼工程は、
エンジンの所定温度以下の冷帯始動時に行われることを特徴とする。
Further, one embodiment of the present invention is the method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery,
The exhaust hydrogen gas supply and combustion step includes:
This is characterized by being performed when the engine is started in a cold state when the temperature is below a predetermined level.
この方法により、特に冷帯時、例えば－１０℃以下の環境でのエンジン始動において、ガソリンの燃焼に加え、水素ガスの燃焼が加えられるので、より良好な始動が促進される。 This method promotes better starting, especially when starting the engine in cold weather, for example, in environments below -10°C, by adding hydrogen gas combustion to gasoline combustion.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池排出水素ガス利用システムは、
前記リチウムイオン電池排出水素ガス利用方法を実行するためのリチウムイオン電池排出水素ガス利用システムであって、
リチウムイオン電池の各セルの車両走行中の電流値、電圧値、及び温度値を含む作動情報を取得する作動情報取得動作部と、
前記作動情報に基づいて行われる各セルの水素ガスの排出量の算出推定動作部と、
前記各セルから排出された水素ガスを吸気して所定箇所に貯蔵する排出水素ガス貯蔵工程部と、
前記貯蔵された水素ガスを前記エンジン燃焼室内に噴射供給し、ガソリンと共に燃焼させる排出水素ガス供給・燃焼工程部と、
前記作動情報取得動作部、前記算出推定動作部、前記排出水素ガス貯蔵工程部、及び前記排出水素ガス供給・燃焼工程部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a system for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery according to one embodiment of the present invention comprises :
A system for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery for carrying out the method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery ,
an operation information acquisition unit that acquires operation information including a current value, a voltage value, and a temperature value of each cell of the lithium ion battery while the vehicle is running;
a calculation and estimation unit for calculating and estimating the amount of hydrogen gas emitted from each cell based on the operation information;
a discharged hydrogen gas storage process unit that takes in the hydrogen gas discharged from each of the cells and stores it in a predetermined location;
an exhaust hydrogen gas supply and combustion process unit that injects and supplies the stored hydrogen gas into the engine combustion chamber and burns it together with gasoline;
The hydrogen storage device is characterized by having a control unit that controls the operation information acquisition operation unit, the calculation and estimation operation unit, the discharged hydrogen gas storage process unit, and the discharged hydrogen gas supply and combustion process unit.
この構成により、リチウムイオン電池で排出された水素ガスは、外部に排出されることなく、エンジン燃焼室で燃焼される。燃焼により水素ガスに含まれる人体に有害な成分は無害化される。この様に、排出された水素ガスを確実に焼却することができ、また、エンジンの出力向上にも良い作用を付加することが可能となっている。すなわち、排出水素ガスの有効利用と無害化が達成される。 With this configuration, hydrogen gas emitted from the lithium-ion battery is burned in the engine's combustion chamber without being emitted to the outside. The components contained in the hydrogen gas that are harmful to the human body are rendered harmless through combustion. In this way, the emitted hydrogen gas can be reliably incinerated, and it is also possible to improve engine output, which has a beneficial effect. In other words, the effective use and detoxification of the emitted hydrogen gas is achieved.
本発明のリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法及びそのシステムによれは、リチウムイオン電池の各セルで発生する人体に有害な成分を含む水素ガスが、エンジン燃焼室でガソリンと共に燃焼される。したがって、水素ガスの外部への排出が防止されると共にその無害化が達成される。さらに水素ガスの燃焼により、エンジンの出力向上にも貢献する。これにより、自然環境への悪影響の問題も抑制され、リチウムイオン電池のハイブリッド車両における利用が促進される。 The method and system for utilizing hydrogen gas emitted from lithium-ion batteries of the present invention allows hydrogen gas, which contains substances harmful to the human body and is generated in each cell of a lithium-ion battery, to be combusted together with gasoline in the engine combustion chamber. This prevents the hydrogen gas from being emitted to the outside and renders it harmless. Furthermore, the combustion of hydrogen gas contributes to improving engine output. This also reduces the problem of adverse effects on the natural environment and promotes the use of lithium-ion batteries in hybrid vehicles.
以下、本発明のリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法及びそのシステムについて図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、リチウムイオン電池は、４つのセルから成り、水素ガスの利用の方法は、排出水素ガスをエンジン燃焼室に噴射させガソリンと共に燃焼させることである。 The method and system for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium-ion battery of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the lithium-ion battery consists of four cells, and the method for utilizing hydrogen gas is to inject the discharged hydrogen gas into the engine combustion chamber and burn it together with gasoline.
図１は、本実施の形態におけるリチウムイオン電池排出水素ガス利用システムの概略構成図である。リチウムイオン電池排出水素ガス利用システム１０は、排出水素ガスの算出推定を行う排出水素ガス算出工程部１２、排出水素ガス貯蔵工程が行われる排出水素ガス貯蔵工程部３０、排出水素ガス供給・燃焼工程が行われる排出水素ガス供給・燃焼工程部４０を有する。 Figure 1 is a schematic diagram of a lithium-ion battery discharge hydrogen gas utilization system according to this embodiment. The lithium-ion battery discharge hydrogen gas utilization system 10 includes a discharge hydrogen gas calculation process unit 12 that calculates and estimates discharge hydrogen gas, a discharge hydrogen gas storage process unit 30 that performs a discharge hydrogen gas storage process, and a discharge hydrogen gas supply and combustion process unit 40 that performs a discharge hydrogen gas supply and combustion process.
排出水素ガス送給工程は、ハイブリッド車両の走行中にリチウムイオン電池１４を構成する各セル１４－１～１４－４から排出された水素ガスをエンジン燃焼室４６側に送る工程であるが、本実施の形態では、排出水素ガス算出工程部１２で水素ガスの排出が推定されたセルの排出水素ガスを、排出水素ガス貯蔵工程部３０の吸気装置３２で吸気して貯蔵タンク３４に貯蔵し、排出水素ガス供給・燃焼工程部４０の水素ガス噴射装置４２で貯蔵タンク３４に貯蔵された水素ガスをエンジン燃焼室４６に噴射するまでの工程を指す。 The exhaust hydrogen gas delivery process is a process of delivering hydrogen gas discharged from each cell 14-1 to 14-4 constituting the lithium-ion battery 14 to the engine combustion chamber 46 while the hybrid vehicle is running. In this embodiment, this refers to the process of taking in the exhaust hydrogen gas from the cell whose hydrogen gas emission is estimated by the exhaust hydrogen gas calculation process unit 12 using the intake device 32 of the exhaust hydrogen gas storage process unit 30 and storing it in the storage tank 34, and then injecting the hydrogen gas stored in the storage tank 34 into the engine combustion chamber 46 using the hydrogen gas injection device 42 of the exhaust hydrogen gas supply and combustion process unit 40.
排出水素ガス算出工程部１２は、４つのセル１４－１～１４－４から構成されるリチウムイオン電池１４と、セル毎の車両走行中の電流値、電圧値、及び温度値を含む作動情報を取得する作動情報取得動作部２２と、この作動情報に基づいて行われる各セルの水素ガスの排出量の算出推定動作部２４と、各セルの情報を記録するセル情報記録部２６と、を有する。 The hydrogen gas emission calculation process unit 12 includes a lithium-ion battery 14 consisting of four cells 14-1 to 14-4, an operation information acquisition operation unit 22 that acquires operation information including the current value, voltage value, and temperature value for each cell while the vehicle is running, a calculation estimation operation unit 24 that calculates and estimates the amount of hydrogen gas emitted from each cell based on this operation information, and a cell information recording unit 26 that records information about each cell.
排出水素ガス貯蔵工程部３０は、水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵タンク３４と、各セル１４－１～１４－４から排出水素ガスを吸引する吸気装置３２と、水素ガス貯蔵タンク３４の情報を記録する貯蔵タンク情報記録部３６と、を有する。 The discharged hydrogen gas storage process unit 30 includes a hydrogen gas storage tank 34 that stores hydrogen gas, an intake device 32 that draws in the discharged hydrogen gas from each of the cells 14-1 to 14-4, and a storage tank information recording unit 36 that records information about the hydrogen gas storage tank 34.
排出水素ガス供給・燃焼工程部４０は、エンジン燃焼室４６と、インジェクター４４と、貯蔵された排出水素ガスをエンジン燃焼室４６に噴射する水素ガス噴射装置４２と、を有する。上述した各部は制御部４８により制御される。以下、各工程部の動作について説明し、その後、各工程部の制御フローを詳述する。 The exhaust hydrogen gas supply and combustion process unit 40 has an engine combustion chamber 46, an injector 44, and a hydrogen gas injection device 42 that injects stored exhaust hydrogen gas into the engine combustion chamber 46. Each of the above-mentioned units is controlled by a control unit 48. The operation of each process unit will be explained below, followed by a detailed description of the control flow for each process unit.
排出水素ガス算出工程部１２は、ハイブリッド車両が走行中に、リチウムイオン電池１４の４つのセル１４－１～１４－４から水素ガスが排出されたか否かを算出推定する。この算出推定は、算出推定動作部２４により行われる（詳細は後述するフロー図、図２を参照）。 The hydrogen gas discharge calculation unit 12 calculates and estimates whether hydrogen gas is being discharged from the four cells 14-1 to 14-4 of the lithium-ion battery 14 while the hybrid vehicle is running. This calculation and estimation is performed by the calculation and estimation operation unit 24 (see the flow diagram and Figure 2 described below for details).
ハイブリッド車両走行中のセル１４－１～１４－４の電流値、電圧値、及び温度値を含む作動情報は、作動情報取得部２２により取得される。この作動情報を基に算出推定動作部２４にて排出水素ガスの排出があるか否かが推定される。推定方法は、後述する制御フローにおいて一例を説明している。各セルの情報、例えば、水素ガスの排出推定あり等の情報は、セル情報記録部２６に記録される。 Operation information, including current, voltage, and temperature values of cells 14-1 to 14-4 while the hybrid vehicle is running, is acquired by the operation information acquisition unit 22. Based on this operation information, the calculation/estimation operation unit 24 estimates whether or not hydrogen gas is being emitted. An example of the estimation method is explained in the control flow described below. Information about each cell, such as whether or not hydrogen gas is being estimated to be emitted, is recorded in the cell information recording unit 26.
水素ガス貯蔵工程部３０は、４つのセル１４－１～１４－４で水素ガスの排出が推定された場合に、ハイブリッド車両が停止中に、排出水素ガスを吸気装置３２で吸気して貯蔵タンク３４に貯蔵する。 When hydrogen gas is estimated to be being emitted from the four cells 14-1 to 14-4, the hydrogen gas storage process unit 30 draws the emitted hydrogen gas into the intake device 32 and stores it in the storage tank 34 while the hybrid vehicle is stopped.
本実施の形態では、各セルはそれぞれ缶内に収納され、各セルのそれぞれの缶の上部には開閉弁１６－１～１６－４がそれぞれ取り付けられている。各開閉弁１６－１～１６－４は、制御部４８の指令によって開閉し、開閉弁１６－１～１６－４のそれぞれの放出口１８－１～１８－４は、一本の排気ダクト２０により連通接続されている。その排気ダクト２０は水素ガス貯蔵工程部３０の吸気装置３２に接続パイプ２８により接続されている。排出水素ガスが算出推定されたセルの開閉弁１６が開けられ、吸気装置３２によって水素ガスが吸気される。 In this embodiment, each cell is housed in a canister, and an on-off valve 16-1 to 16-4 is attached to the top of each canister of each cell. Each on-off valve 16-1 to 16-4 opens and closes in response to commands from the control unit 48, and the discharge ports 18-1 to 18-4 of each on-off valve 16-1 to 16-4 are connected to each other via a single exhaust duct 20. This exhaust duct 20 is connected to the intake device 32 of the hydrogen gas storage process unit 30 via a connecting pipe 28. The on-off valve 16 of the cell for which the amount of discharged hydrogen gas has been calculated and estimated is opened, and the hydrogen gas is drawn in by the intake device 32.
水素ガス供給・燃焼工程部４０は、冷帯時のエンジンの始動時に貯蔵タンク３４に貯蔵された水素ガスをガソリンと共にエンジンの燃焼室４６で燃焼させる。排出水素ガス貯蔵工程部３０の貯蔵タンク３４は、排出水素ガス供給・燃焼工程部４０の水素ガス噴射装置４４と接続パイプ３８により接続されている。インジェクター４４からガソリンがエンジン燃焼室４６に供給され、ガス噴射装置４２から水素ガスがエンジン燃焼室４６に噴射される。エンジン始動時には、これらが混合されて燃焼される。 When starting the engine in cold weather, the hydrogen gas supply and combustion process unit 40 combusts hydrogen gas stored in the storage tank 34 together with gasoline in the engine's combustion chamber 46. The storage tank 34 of the exhaust hydrogen gas storage process unit 30 is connected to the hydrogen gas injection device 44 of the exhaust hydrogen gas supply and combustion process unit 40 by a connecting pipe 38. Gasoline is supplied from the injector 44 to the engine combustion chamber 46, and hydrogen gas is injected from the gas injection device 42 into the engine combustion chamber 46. When the engine is started, these are mixed and combusted.
図２、図３は、排出水素ガス算出工程部１２の制御フロー図である。 Figures 2 and 3 are control flow diagrams of the discharged hydrogen gas calculation process unit 12.
まず、イグニッション（ＩＧ）をＯＮにする（ステップＳ２３）。ＩＧをＯＮにすることで、制御部４８を含む各部の電源がＯＮになる。次に、コンタクタを接続する（ステップＳ２４）。コンタクタを接続することで、リチウムイオン電池１４が電動モータ（図示していない）と接続され、ハイブリッド車両の走行が可能になる。 First, the ignition (IG) is turned ON (step S23). Turning the IG ON turns on the power to each component, including the control unit 48. Next, the contactor is connected (step S24). Connecting the contactor connects the lithium-ion battery 14 to the electric motor (not shown), enabling the hybrid vehicle to run.
以下に示す制御は、ハイブリッド車両が走行中に行われる。４つのセル１４－１～１４－４の電圧値を取得し（ステップＳ２５）、各セルの温度値を取得し（ステップＳ２６）、及び各セルの電流値を取得する（ステップＳ２７）。これらの作動情報の取得は、作動情報取得部２２に備えられている電圧計、電流計及び温度計により計測され、計測された数値は、制御部４８に送られる。 The following control is performed while the hybrid vehicle is running. The voltage values of the four cells 14-1 to 14-4 are acquired (step S25), the temperature value of each cell is acquired (step S26), and the current value of each cell is acquired (step S27). This operational information is acquired using a voltmeter, ammeter, and thermometer provided in the operational information acquisition unit 22, and the measured values are sent to the control unit 48.
算出推定動作部２４では、４つのセル１４－１～１４－４が水素排出の規定値（閾値）を超えているか判定する（ステップＳ２８）。水素排出の規定値（閾値）は、４つのセル１４－１～１４－４毎に計測した電流値、電圧値、温度値から定められ、規定値（閾値）を超えている場合（ステップＳ２８、Ｙｅｓ）は、セル情報記録部２４に「セル番号」と「排出水素ガスあり」を記録し（ステップＳ２９）、ステップＳ３０を実行する。ここで、規定値（閾値）は、例えば、電流値、電圧値、温度値に各標準値（最低値）を決めて置き、計測したそれぞれの値の増加分の総和であり、これまでに実際に排出された水素ガス量の対応表を作成しておくことで、規定値（閾値）により直ちに排出水素ガス量が推定される。ステップＳ２８でＮＯの場合は、ステップＳ３０を実行する。 The calculation/estimation unit 24 determines whether the four cells 14-1 to 14-4 exceed the specified value (threshold) for hydrogen discharge (step S28). The specified value (threshold) for hydrogen discharge is determined from the current, voltage, and temperature values measured for each of the four cells 14-1 to 14-4. If the specified value (threshold) is exceeded (step S28, Yes), the "cell number" and "discharged hydrogen gas present" are recorded in the cell information recording unit 24 (step S29), and step S30 is executed. Here, the specified value (threshold) is, for example, the sum of the increments of the measured values, determined as standard values (minimum values) for the current, voltage, and temperature. By creating a correspondence table of the amount of hydrogen gas actually discharged to date, the amount of discharged hydrogen gas can be immediately estimated based on the specified value (threshold). If step S28 returns NO, step S30 is executed.
ステップＳ３０では、コンタクタ接続指令が来ているか判定する。接続指令が来ているということは、車両はまだ走行する予定であり、接続指定が来ていないということは、車両は停止するということである。指令が来ていない場合は、コンタクタを切断し（ステップＳ３１）、車両を停止する。接続指令が来ている場合は、ステップＳ２５を実行する。 In step S30, it is determined whether a contactor connection command has been received. If a connection command has been received, it means that the vehicle is still scheduled to move, and if a connection command has not been received, it means that the vehicle will stop. If no command has been received, the contactor is disconnected (step S31) and the vehicle is stopped. If a connection command has been received, step S25 is executed.
次に、４つのセル１４－１～１４－４のセル情報をセル情報記録部２６から取得し（ステップＳ３２）、今回のトリップで水素ガスの発生があるか否か判定する（ステップＳ３３）。この判定は、各セルのセル情報を集めて行われる。具体的には、各セルで算出推定された排出水素ガス量の総和が求められる。 Next, the cell information for the four cells 14-1 to 14-4 is obtained from the cell information recording unit 26 (step S32), and it is determined whether hydrogen gas has been generated during the current trip (step S33). This determination is made by collecting the cell information for each cell. Specifically, the sum of the calculated and estimated amounts of hydrogen gas emitted from each cell is calculated.
ステップＳ３３で発生があると判定された場合は、「排出水素ガス貯蔵工程部」３０の起動を「予約あり」に設定する（ステップＳ３４）。この後、後述するように、セル内の排出水素ガスが吸気されてなくなるので、セル情報記録部２４の該当セルに「排出水素ガスなし」を記録する（ステップＳ３５）。 If it is determined in step S33 that hydrogen gas is being emitted, the activation of the "discharged hydrogen gas storage process unit" 30 is set to "reserved" (step S34). After this, as described below, the discharged hydrogen gas in the cell is sucked away and disappears, so "no discharged hydrogen gas" is recorded in the corresponding cell of the cell information recording unit 24 (step S35).
次に、イグニッションをＯＦＦにする（ステップＳ３６）。この操作で、ハイブリッド車両は、全ての電源が切られた状態になる。所定の時間が経過したら、或いは深夜でハイブリッド車両の使用の予定が無い場合、セルフウェイクアップする（ステップＳ３７）。この操作で、制御部４８での各種制御が可能になる。次に、水素ガス貯蔵工程部３０に「予約あり」があるか否か判定する（ステップＳ３８）。予約がある場合、「水素ガス貯蔵工程部」３０を起動し、排出水素ガス算出工程部１２の制御フローを終了する。水素ガス貯蔵工程部３０予約が無い場合も、排出水素ガス算出工程部１２の制御フローを終了する。 Next, the ignition is turned OFF (step S36). This operation turns off all power to the hybrid vehicle. After a predetermined time has passed, or if it is late at night and there are no plans to use the hybrid vehicle, it will self-wake up (step S37). This operation enables various controls in the control unit 48. Next, it is determined whether there is a "reservation" for the hydrogen gas storage process unit 30 (step S38). If there is a reservation, the "hydrogen gas storage process unit" 30 is activated and the control flow of the discharged hydrogen gas calculation process unit 12 is terminated. If there is no reservation for the hydrogen gas storage process unit 30, the control flow of the discharged hydrogen gas calculation process unit 12 is also terminated.
排出水素ガス算出工程部１２の制御フローにおいて、水素ガス貯蔵工程部３０の起動が為されたなら、以下の水素貯蔵工程部３０の制御フローを実行する。 In the control flow of the discharged hydrogen gas calculation process unit 12, if the hydrogen gas storage process unit 30 is started, the following control flow of the hydrogen storage process unit 30 is executed.
図４は、水素ガス貯蔵工程部３０の制御フローである。まず、排出水素ガスが推定されたセルの番号をセル情報記録部２６から読み取り、該当セル番号の開閉弁１６をＯＰＥＮする（ステップＳ４２）。このＯＰＥＮは制御部４８の指令により行われる。そして、吸気装置３２により排出水素ガスを貯蔵タンク３４に吸入（吸気）し（ステップＳ４３）、貯蔵タンク３４内のガス量を測定する（ステップＳ４４）。この測定は、貯蔵タンク３４に内蔵された容量計等により行われる。 Figure 4 shows the control flow of the hydrogen gas storage process unit 30. First, the cell number for which the discharged hydrogen gas is estimated is read from the cell information recording unit 26, and the on-off valve 16 for that cell number is opened (step S42). This opening is performed in response to a command from the control unit 48. Then, the discharged hydrogen gas is sucked (inhaled) into the storage tank 34 by the intake device 32 (step S43), and the amount of gas in the storage tank 34 is measured (step S44). This measurement is performed using a capacity meter or the like built into the storage tank 34.
次に、貯蔵タン３４クの貯蔵量が噴射許可量を終えているか判定する（ステップＳ４５）。超えていればガス貯蔵情報記録部３６に「噴射許可」を記録する（ステップＳ４６）。そして、ステップＳ４５で、Ｙｅｓの場合もＮｏの場合も、次に、貯蔵量が限界量を超えているか判定する（ステップＳ４７）。限界量を超えている場合は、ガス貯蔵情報記録部３６に「貯蔵限界」を記録し（ステップＳ４８）、水素ガス貯蔵工程部３０の制御フローを終了する。限界量を超えていない場合も水素ガス貯蔵工程部の制御フローを終了する。 Next, it is determined whether the amount stored in the storage tank 34 exceeds the permitted injection amount (step S45). If it does, "injection permitted" is recorded in the gas storage information recording unit 36 (step S46). Then, whether the answer is Yes or No in step S45, it is next determined whether the stored amount exceeds the limit amount (step S47). If it does exceed the limit amount, "storage limit" is recorded in the gas storage information recording unit 36 (step S48), and the control flow for the hydrogen gas storage process unit 30 is terminated. If it does not exceed the limit amount, the control flow for the hydrogen gas storage process unit is also terminated.
水素ガス貯蔵工程部３０において、ガス貯蔵情報記録部３６に「噴射許可」の記録が有る場合、及び／又は「貯蔵限界」の記録が有る場合は、次の水素ガス供給・燃焼工程部４０の制御フローを実行する。 In the hydrogen gas storage process unit 30, if the gas storage information recording unit 36 records "injection permitted" and/or "storage limit," the following control flow of the hydrogen gas supply and combustion process unit 40 is executed.
図５は、水素ガス供給・燃焼工程部４０の制御フローである。エンジン始動のため、イグニッションをＯＮにする（ステップＳ５１）。次に、冷帯時のエンジン始動か判定する（ステップＳ５２）。冷帯時とは、例えば、環境温度が氷点下１０℃以下の場合と設定することができる。しかし、これに限らない。冷帯時のエンジン始動で有れば、ガス貯蔵情報記録部３６に「噴射許可」の記録があるか否か判定する（ステップＳ５３）。「噴射許可」の記録があれば、貯蔵した水素ガスをエンジン燃焼室４６に噴射し（ステップＳ５４）、ガソリンと共に燃焼させる。そして、ガス貯蔵情報記録部３６を「貯蔵なし」と記録し（ステップＳ５５）、水素ガス供給・燃焼工程部４０の制御フローを終了する。 Figure 5 shows the control flow of the hydrogen gas supply and combustion process unit 40. To start the engine, the ignition is turned ON (step S51). Next, it is determined whether the engine is being started in cold weather (step S52). Cold weather can be defined as an ambient temperature of -10°C or below, for example. However, this is not limited to this. If the engine is being started in cold weather, it is determined whether the gas storage information recording unit 36 has a record of "injection permitted" (step S53). If "injection permitted" is recorded, the stored hydrogen gas is injected into the engine combustion chamber 46 (step S54) and burned together with gasoline. Then, the gas storage information recording unit 36 records "no storage" (step S55), and the control flow of the hydrogen gas supply and combustion process unit 40 ends.
冷帯時のエンジン始動でない場合（ステップＳ５２、Ｎｏ）、カス貯蔵情報記録部３６に「貯蔵限界」の記録があるか判定する（ステップＳ５６）。記録がなければ水素ガス供給・燃焼工程部４０の制御フローを終了する。「貯蔵限界」の記録があれば（ステップＳ５６、ＹＥＳ）、貯蔵した水素ガスをエンジン燃焼室４６に噴射し（ステップＳ５４）、ガソリンと共に燃焼させる。そして、ガス貯蔵情報記録部３６を「貯蔵なし」と記録し（ステップＳ５５）、水素ガス供給工程部４０の制御フローを終了する。 If the engine is not being started in cold weather (step S52, No), the gas storage information recording unit 36 determines whether there is a record of "storage limit" (step S56). If there is no record, the control flow of the hydrogen gas supply and combustion process unit 40 ends. If there is a record of "storage limit" (step S56, YES), the stored hydrogen gas is injected into the engine combustion chamber 46 (step S54) and burned together with gasoline. Then, the gas storage information recording unit 36 records "no storage" (step S55), and the control flow of the hydrogen gas supply process unit 40 ends.
本実施の形態のリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法及びそのシステムによれば、リチウムイオン電池１４で排出された水素ガスは、外部に排出されることなく、エンジン燃焼室４６で燃焼される。燃焼により水素ガスに含まれる人体に有害な成分は無害化される。この様に、排出された水素ガスを確実に焼却することができ、また、エンジンの出力向上にも良い作用を付加することが可能となっている。すなわち、排出水素ガスの有効利用と無害化が達成され、リチウムイオン電池のハイブリッド車両における利用が促進される。 According to the method and system for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium-ion battery of this embodiment, the hydrogen gas discharged from the lithium-ion battery 14 is combusted in the engine combustion chamber 46 without being emitted to the outside. The combustion neutralizes components contained in the hydrogen gas that are harmful to the human body. In this way, the discharged hydrogen gas can be reliably incinerated, and it is also possible to add a beneficial effect in improving engine output. In other words, the effective utilization and neutralization of discharged hydrogen gas is achieved, promoting the use of lithium-ion batteries in hybrid vehicles.
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、セル毎に設けられた開閉弁を１本の排気ダクト２０により連通接続したが、セル毎に排気ダクトが設けられても良い。また、排出水素ガス供給工程部４０において、インジェクター４４と噴射装置４２を別々に示したがこれらが一体となった装置でも良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, although the on-off valves provided for each cell are connected by a single exhaust duct 20, an exhaust duct may be provided for each cell. Also, although the injector 44 and injection device 42 are shown as separate devices in the exhaust hydrogen gas supply process section 40, they may also be integrated into one device.
１０ リチウムイオン電池排出水素ガス利用システム
１２ 排出水素ガス算出工程部
１４ リチウムイオン電池
１４－１～１４－４ セル
１６－１～１６－４ 開閉弁
１８－１～１８－４ 放出口
２０ 排気ダクト
２２ 作動情報取得部
２４ 算出推定動作部
２６ セル情報記録部
２８、３８ 接続パイプ
３０ 排出水素ガス貯蔵工程部
３２ 吸気装置
３４ 貯蔵タンク
３６ タンク情報記録部
４０ 排出水素ガス供給・燃焼工程部
４２ 水素ガス噴射装置
４４ インジェクター
４６ エンジン燃焼室
４８ 制御部
10 Lithium-ion battery discharged hydrogen gas utilization system 12 Discharged hydrogen gas calculation process unit 14 Lithium-ion batteries 14-1 to 14-4 Cells 16-1 to 16-4 On-off valves 18-1 to 18-4 Discharge port 20 Exhaust duct 22 Operation information acquisition unit 24 Calculation and estimation operation unit 26 Cell information recording unit 28, 38 Connecting pipe 30 Discharged hydrogen gas storage process unit 32 Intake device 34 Storage tank 36 Tank information recording unit 40 Discharged hydrogen gas supply and combustion process unit 42 Hydrogen gas injection device 44 Injector 46 Engine combustion chamber 48 Control unit
Claims (4)
該送給された水素ガスを前記エンジン燃焼室内に噴射供給し、ガソリンと共に燃焼させる排出水素ガス供給・燃焼工程と、
を有するリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法であって、
前記排出水素ガス送給工程の前に、前記各セルから排出された水素ガスを吸気して所定箇所に貯蔵する排出水素ガス貯蔵工程を有し、
該排出水素ガス貯蔵工程は、
前記各セルの前記水素ガスの発生状況に応じてセル毎に行われ、
前記排出水素ガス送給工程は、前記貯蔵された水素ガスを送給することで行われることを特徴とするリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法。 a discharged hydrogen gas delivery step for delivering hydrogen gas discharged from each cell constituting the lithium ion battery to an engine combustion chamber while the hybrid vehicle equipped with the lithium ion battery is running;
an exhaust hydrogen gas supply and combustion step of injecting and supplying the supplied hydrogen gas into the engine combustion chamber and burning it together with gasoline;
A method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery, comprising:
a discharged hydrogen gas storage step of taking in the hydrogen gas discharged from each of the cells and storing it in a predetermined location before the discharged hydrogen gas delivery step;
The discharged hydrogen gas storage step includes:
The hydrogen gas generation is performed for each cell according to the hydrogen gas generation status of each cell.
A method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery, characterized in that the discharged hydrogen gas delivery step is carried out by delivering the stored hydrogen gas .
前記セル毎の車両走行中の電流値、電圧値、及び温度値を含む作動情報を取得する作動情報取得動作と、
前記作動情報に基づいて行われる各セルの水素ガスの排出量の算出推定動作と、に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法。 The determination of the hydrogen gas generation status of each cell is made by:
an operation information acquisition operation for acquiring operation information including a current value, a voltage value, and a temperature value for each cell while the vehicle is running;
2. The method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery according to claim 1 , wherein the method is carried out based on an operation of calculating and estimating the amount of hydrogen gas discharged from each cell, which is carried out based on the operation information.
エンジンの所定温度以下の冷帯始動時に行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池排出水素ガス利用方法。 The exhaust hydrogen gas supply and combustion step includes:
3. The method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery according to claim 1 , wherein the method is carried out during a cold start of the engine when the engine temperature is below a predetermined temperature.
リチウムイオン電池の各セルの車両走行中の電流値、電圧値、及び温度値を含む作動情報を取得する作動情報取得動作部と、
前記作動情報に基づいて行われる各セルの水素ガスの排出量の算出推定動作部と、
前記各セルから排出された水素ガスを吸気して所定箇所に貯蔵する排出水素ガス貯蔵工程部と、
前記貯蔵された水素ガスを前記エンジン燃焼室内に噴射供給し、ガソリンと共に燃焼させる排出水素ガス供給・燃焼工程部と、
前記作動情報取得動作部、前記算出推定動作部、前記排出水素ガス貯蔵工程部、及び前記排出水素ガス供給・燃焼工程部を制御する制御部と、
を有することを特徴とするリチウムイオン電池排出水素ガス利用システム。 A system for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery for carrying out the method for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3 ,
an operation information acquisition unit that acquires operation information including a current value, a voltage value, and a temperature value of each cell of the lithium ion battery while the vehicle is running;
a calculation and estimation unit for calculating and estimating the amount of hydrogen gas emitted from each cell based on the operation information;
a discharged hydrogen gas storage process unit that takes in the hydrogen gas discharged from each of the cells and stores it in a predetermined location;
an exhaust hydrogen gas supply and combustion process unit that injects and supplies the stored hydrogen gas into the engine combustion chamber and burns it together with gasoline;
a control unit that controls the operation information acquisition unit, the calculation and estimation unit, the discharged hydrogen gas storage unit, and the discharged hydrogen gas supply and combustion unit;
A system for utilizing hydrogen gas discharged from a lithium ion battery, comprising:
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003187772A (en) | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Toyota Motor Corp | Collective battery and battery system |
| JP2004203073A (en) | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | Battery hydrogen exhaust system |
| JP2009293445A (en) | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Mazda Motor Corp | Exhaust emission control method and exhaust emission control device |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003187772A (en) | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Toyota Motor Corp | Collective battery and battery system |
| JP2004203073A (en) | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | Battery hydrogen exhaust system |
| JP2009293445A (en) | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Mazda Motor Corp | Exhaust emission control method and exhaust emission control device |
| JP2017503322A (en) | 2014-01-02 | 2017-01-26 | フィナジー リミテッド | Hybrid metal-air system and method |
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