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JP2017050981A - Battery control device - Google Patents

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JP2017050981A JP2015172572A JP2015172572A JP2017050981A JP 2017050981 A JP2017050981 A JP 2017050981A JP 2015172572 A JP2015172572 A JP 2015172572A JP 2015172572 A JP2015172572 A JP 2015172572A JP 2017050981 A JP2017050981 A JP 2017050981A
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裕之 小幡
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Abstract

【課題】長期間使用される電動車両において、燃費の低下度合いを緩和すると共に二次電池の劣化を抑制する。【解決手段】車両駆動用モータに電力を供給するバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置であって、バッテリの充放電電流に基づいて、バッテリの電解液中の塩濃度の偏りによる劣化評価値ΣDを算出し、劣化評価値ΣDがバッテリの抵抗上昇を抑制するために許容充電電力(Win)を制限する劣化制限閾値ΣD1に到達する前に、劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD1に近づく変化に応じてバッテリへの許容充電電力(Win)を制限する。【選択図】図4In an electric vehicle that is used for a long period of time, the degree of reduction in fuel consumption is reduced and deterioration of a secondary battery is suppressed. A battery control apparatus for controlling charging / discharging of a battery that supplies electric power to a vehicle driving motor, wherein a deterioration evaluation value due to a deviation in salt concentration in the electrolyte of the battery is based on charging / discharging current of the battery. ΣD is calculated, and the deterioration evaluation value ΣD approaches the deterioration restriction threshold ΣD1 before the deterioration evaluation value ΣD reaches the deterioration restriction threshold ΣD1 that limits the allowable charging power (Win) in order to suppress an increase in battery resistance. The allowable charging power (Win) to the battery is limited according to the above. [Selection] Figure 4

Description

本発明は、バッテリ制御装置の構造に関する。   The present invention relates to a structure of a battery control device.

近年、モータを駆動源とする電気自動車やエンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両等の電動車両が多く用いられている。このような電動車両には、放電によりモータに電力を供給すると共にモータで発生した回生電力を充電する充放電可能なリチウムイオン電池等の二次電池が搭載されている。   In recent years, electric vehicles using a motor as a drive source and electric vehicles such as hybrid vehicles using an engine and a motor as drive sources are often used. Such an electric vehicle is equipped with a secondary battery such as a chargeable / dischargeable lithium ion battery that supplies electric power to the motor by discharging and charges regenerative power generated by the motor.

リチウムイオン電池等の二次電池は、繰り返し充放電を行うことにより劣化し、次第に電池容量が低下したり、内部抵抗が上昇して来たりすることが知られている。特に、大きな充放電電流(ハイレート)での使用が繰り返し行われることにより劣化が進むことが知られており、「ハイレート劣化」と呼ばれることがある。ハイレート劣化は、大きな放電電流或いは大きな充電電流が流れる際に、二次電池内の電解液中の塩濃度に偏りが発生し、これによって内部抵抗が上昇してくる現象である。   It is known that secondary batteries such as lithium ion batteries deteriorate due to repeated charging and discharging, and the battery capacity gradually decreases and the internal resistance increases. In particular, it is known that deterioration progresses by repeated use at a large charge / discharge current (high rate), and is sometimes referred to as “high rate deterioration”. High-rate deterioration is a phenomenon in which when a large discharge current or a large charge current flows, the salt concentration in the electrolyte solution in the secondary battery is biased, thereby increasing the internal resistance.

そこで、二次電池に流れる電流等に基づいて、ある時点での二次電池のダメージ量を計算し、このダメージ量を積算し、ダメージ積算値が抵抗上昇を抑制する観点から設定された閾値を超えた場合に二次電池の充放電電流を制限する方法が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。   Therefore, based on the current flowing through the secondary battery, etc., the amount of damage of the secondary battery at a certain point in time is calculated, the amount of damage is integrated, and the threshold value set from the viewpoint of suppressing the increase in resistance is the damage integrated value. There has been proposed a method of limiting the charge / discharge current of the secondary battery when exceeding (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2015−76958号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-76958 特開2013−125607号公報JP2013-125607A

特許文献1,2に記載された従来技術では、ダメージ積算値が所定の閾値に達するまでは、二次電池の充放電電流の制限をしないので、それまでは、燃費が大きく低下することはないが、ダメージ積算値が所定の閾値を超えると電池保護、電池の劣化抑制のために充放電電流を大きく制限するので、急に燃費が低下することになる。   In the prior art described in Patent Documents 1 and 2, since the charge / discharge current of the secondary battery is not limited until the damage integrated value reaches a predetermined threshold value, the fuel consumption is not greatly reduced until that time. However, if the damage integrated value exceeds a predetermined threshold value, the charge / discharge current is largely limited to protect the battery and suppress the deterioration of the battery.

一方、近年、大きな充放電電流(ハイレート)でない場合でも、長期間にわたり充放電が繰り返し行われると、徐々に塩濃度の偏りが発生して劣化が進行し、ダメージ積算値が負方向に増大することがわかってきた。このため、長期間使用される電動車両においては、使用期間中に二次電池のダメージ積算値が所定の閾値に達する場合があり、急に燃費が低下することが問題となる場合がある。   On the other hand, in recent years, even when charging / discharging current (high rate) is not large, if charging / discharging is repeatedly performed over a long period of time, salt concentration unevenness gradually occurs and deterioration progresses, and the integrated damage value increases in the negative direction. I understand that. For this reason, in an electric vehicle that is used for a long period of time, the damage integrated value of the secondary battery may reach a predetermined threshold during the period of use, and there may be a problem that the fuel consumption suddenly decreases.

そこで、本発明は、長期間使用される電動車両において、燃費の低下度合いを緩和すると共に二次電池の劣化を抑制することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to alleviate the degree of reduction in fuel consumption and suppress deterioration of a secondary battery in an electric vehicle that is used for a long period of time.

車両駆動モータに電力を供給するバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置であって、前記バッテリの充放電電流に基づいて、前記バッテリの電解液中の塩濃度の偏りによる劣化評価値を算出し、前記劣化評価値が前記バッテリの抵抗上昇を抑制するために許容充放電電力を制限する所定の閾値に到達する前に、前記劣化評価値が前記所定の閾値に近づく変化に応じて前記バッテリへの前記許容充放電電力を制限すること、を特徴とする。   A battery control device that controls charging / discharging of a battery that supplies electric power to a vehicle drive motor, and calculates a deterioration evaluation value due to a deviation in salt concentration in the electrolyte of the battery based on charging / discharging current of the battery. Before the deterioration evaluation value reaches a predetermined threshold value that limits the allowable charge / discharge power in order to suppress an increase in resistance of the battery, the deterioration evaluation value is applied to the battery according to a change approaching the predetermined threshold value. The allowable charge / discharge power is limited.

本発明は、長期間使用される電動車両において、燃費の低下度合いを緩和すると共に二次電池の劣化を抑制することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in an electric vehicle that is used for a long period of time, the degree of reduction in fuel consumption can be reduced and the deterioration of the secondary battery can be suppressed.

本発明の実施形態におけるバッテリ制御装置のシステム構成を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the system configuration | structure of the battery control apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるバッテリ制御装置において、バッテリの出力電力の変化と劣化評価値の変化を示すグラフである。5 is a graph showing changes in battery output power and deterioration evaluation values in the battery control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるバッテリ制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the battery control apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における劣化評価値ΣDに対する許容充電電力(Win)を規定したマップである。It is the map which prescribed | regulated the allowable charge electric power (Win) with respect to deterioration evaluation value (SIGMA) D in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における劣化評価値ΣDに対する許容放電電力(Wout)を規定したマップである。It is the map which prescribed | regulated the allowable discharge electric power (Wout) with respect to deterioration evaluation value (SIGMA) D in embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。最初に本発明のバッテリ制御装置40が用いられるバッテリ装置100について説明する。バッテリ装置100は、正極ラインPLと負極ラインNLを介して車両駆動用モータであるモータジェネレータ20と接続されるバッテリ10と、バッテリ10の電圧Vbを検出する電圧センサ31と、バッテリ10の充放電電流Ibを検出する電流センサ32と、バッテリ10の温度Tbを検出する温度センサ33と、電圧センサ31、電流センサ32、温度センサ33の各検出信号が入力されるバッテリ制御装置40とを含んでいる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the battery device 100 in which the battery control device 40 of the present invention is used will be described. The battery device 100 includes a battery 10 connected to a motor generator 20 that is a vehicle driving motor via a positive line PL and a negative line NL, a voltage sensor 31 that detects a voltage Vb of the battery 10, and charging / discharging of the battery 10. A current sensor 32 for detecting the current Ib; a temperature sensor 33 for detecting the temperature Tb of the battery 10; and a battery control device 40 to which the detection signals of the voltage sensor 31, the current sensor 32, and the temperature sensor 33 are input. Yes.

バッテリ10は、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。モータジェネレータ20は、バッテリ10から出力された電力を受けて車両を駆動し、車両の制動時に発生する運動エネルギを電力に変換してバッテリ10に充電する。したがって、車両の走行中には、バッテリ10は、充放電を繰り返すことになる。なお、バッテリ10からの電流Ibは、放電電流を正(+)、充電電流を負(−)とする。   The battery 10 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery. Motor generator 20 receives the electric power output from battery 10 to drive the vehicle, converts the kinetic energy generated during braking of the vehicle into electric power, and charges battery 10. Therefore, the battery 10 is repeatedly charged and discharged while the vehicle is running. The current Ib from the battery 10 is positive (+) for the discharge current and negative (-) for the charge current.

バッテリ制御装置40は、内部の情報を行うCPU41と制御プログラム、制御データ等を格納するメモリ42とを備えるコンピュータである。バッテリ制御装置40は、後で説明するように、入力される温度センサ33と、電圧センサ31、電流センサ32、温度センサ33の各検出信号に基づいて、バッテリ10の劣化評価値ΣDを計算し、劣化評価値ΣDの値に応じてバッテリ10の許容充放電電力(Win、または、Wout)を制限する。   The battery control device 40 is a computer that includes a CPU 41 that performs internal information and a memory 42 that stores control programs, control data, and the like. As will be described later, the battery control device 40 calculates the deterioration evaluation value ΣD of the battery 10 based on the input temperature sensor 33 and the detection signals of the voltage sensor 31, the current sensor 32, and the temperature sensor 33. The allowable charge / discharge power (Win or Wout) of the battery 10 is limited according to the value of the deterioration evaluation value ΣD.

次に、図2から図4を参照しながら、本実施形態のバッテリ制御装置40の動作について説明する。まず。図3のステップS101に示すバッテリ10の劣化評価値ΣDの計算方法について説明する。   Next, the operation of the battery control device 40 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First. A method of calculating the deterioration evaluation value ΣD of the battery 10 shown in step S101 of FIG. 3 will be described.

ハイレート劣化のダメージ量Dは、以下の式(1)を用いて所定の周期Δtごとに算出することによって行われる。

D[t+Δt]
=D[t]−α×Δt×D[t]+β×Ib×Δt/c0 −−−−(1)

上記の式(1)において、tは時間を示し、D[t+Δt]は、今回算出されるダメージ量であり、右辺第1項のD[t]は、前回算出されたダメージ量を示す。αは、忘却係数であり、βは電流係数であり、Ibはバッテリ10の充放電電流(放電時は+、充電時は−)、c0は限界閾値である。上記の式(1)に示すように、今回のダメージ量D[t+Δt]は、前回のダメージ量D[t]に基づいて算出される。初期値としてのダメージ量D[0]は、例えば、「0」とすることができる。
The damage rate D for high-rate deterioration is performed by calculating every predetermined period Δt using the following equation (1).

D [t + Δt]
= D [t]-[alpha] * [Delta] t * D [t] + [beta] * Ib * [Delta] t / c0 ---- (1)

In the above formula (1), t indicates time, D [t + Δt] is the amount of damage calculated this time, and D [t] in the first term on the right side indicates the amount of damage calculated last time. α is a forgetting factor, β is a current factor, Ib is a charging / discharging current of the battery 10 (+ at discharging, − at charging), and c0 is a limit threshold. As shown in the above equation (1), the current damage amount D [t + Δt] is calculated based on the previous damage amount D [t]. The damage amount D [0] as the initial value can be set to “0”, for example.

電解液中の塩濃度の偏りは、時間の経過に伴うイオンの拡散に応じて緩和されるため、時間が経過するにつれてダメージ量Dは減少してくる。上記の式(1)の右辺第2項は、所定の周期Δtの間におけるダメージ量Dの減少を考慮する項である。忘却係数αは、バッテリ10の電解液中におけるイオンの拡散速度に対応する係数であり、拡散速度が高いほど、忘却係数αが大きくなる。「α×Δt」の値は、0から1の範囲内で設定される。「α×Δt」の値が、「1」に近づくほど、右辺第2項の絶対値は大きくなる。また、忘却係数αの値が大きくなるほど、或いは、周期Δtが長くなるほど、「α×Δt」の値が「1」に近づく。   Since the uneven concentration of the salt in the electrolytic solution is alleviated in accordance with the diffusion of ions with the passage of time, the damage amount D decreases with the passage of time. The second term on the right side of the above equation (1) is a term that takes into account the reduction in the amount of damage D during the predetermined period Δt. The forgetting factor α is a factor corresponding to the diffusion rate of ions in the electrolyte solution of the battery 10, and the forgetting factor α increases as the diffusion rate increases. The value of “α × Δt” is set within a range of 0 to 1. The absolute value of the second term on the right side increases as the value of “α × Δt” approaches “1”. Further, as the value of the forgetting factor α increases or the period Δt increases, the value of “α × Δt” approaches “1”.

忘却係数αは、バッテリ10のSOCや温度Tbに依存するため、SOCや温度Tbに応じて、忘却係数αを設定することができる。具体的には、忘却係数αと、SOCおよび温度Tbの少なくとも一方との対応関係を、実験などによって予め求め、マップ又は関数としてメモリ42に記憶しておき、電圧センサ31で検出したバッテリ10の電圧Vbと電流センサ32で検出したバッテリ10の電流Ibに基づいてSOCを求め、このSOCと温度センサ33によって検出したバッテリ10の温度Tbとを用いてメモリ42に記憶したマップ又は関数に基づいて忘却係数αを設定するようにしてもよい。   Since the forgetting factor α depends on the SOC and the temperature Tb of the battery 10, the forgetting factor α can be set according to the SOC and the temperature Tb. Specifically, the correspondence relationship between the forgetting factor α and at least one of the SOC and the temperature Tb is obtained in advance by experiments or the like, stored in the memory 42 as a map or function, and detected by the voltage sensor 31. Based on the map or function stored in the memory 42 using the SOC and the temperature Tb of the battery 10 detected by the temperature sensor 33, the SOC is obtained based on the voltage Vb and the current Ib of the battery 10 detected by the current sensor 32. The forgetting factor α may be set.

電解液中の塩濃度の偏りは、電流値の絶対値が大きい程大きくなる。また、放電中と充電中とでは、塩濃度の偏りの方向が逆になる。このため、電流Ibが正(+)となる放電中には、式(1)の右辺第3項は、正の値となってダメージ量Dを増加させ、電流Ibが負(−)となる充電中には、式(1)の右辺第3項は負の値となって、ダメージ量Dを減少させる。したがって、ハイレートの放電電流が流れるとダメージ量Dは正(+)となり、ハイレートの充電電流が流れるとダメージ量Dは負(−)となる。   The deviation of the salt concentration in the electrolyte increases as the absolute value of the current value increases. Moreover, the direction of the bias of the salt concentration is reversed between discharging and charging. For this reason, during the discharge in which the current Ib becomes positive (+), the third term on the right side of the equation (1) becomes a positive value to increase the damage amount D, and the current Ib becomes negative (−). During charging, the third term on the right side of Equation (1) becomes a negative value, and the damage amount D is reduced. Therefore, the damage amount D becomes positive (+) when a high-rate discharge current flows, and the damage amount D becomes negative (-) when a high-rate charging current flows.

式(1)の右辺第3項の電流係数βと限界閾値c0とは、バッテリ10のSOCや温度Tbに依存する。このため、忘却係数αと同様、SOCおよび温度Tbの少なくとも一方との対応関係を、実験などによって予め求め、マップ又は関数としてメモリ42に記憶しておき、電圧センサ31で検出したバッテリ10の電圧Vbと電流センサ32で検出したバッテリ10の電流Ibに基づいてSOCを求め、このSOCと温度センサ33によって検出したバッテリ10の温度Tbとを用いてメモリ42に記憶したマップ又は関数に基づいて電流係数βと限界閾値c0を設定するようにしてもよい。   The current coefficient β and the limit threshold value c0 in the third term on the right side of Equation (1) depend on the SOC of the battery 10 and the temperature Tb. For this reason, as with the forgetting factor α, a correspondence relationship with at least one of the SOC and the temperature Tb is obtained in advance by experiments or the like, stored in the memory 42 as a map or a function, and the voltage of the battery 10 detected by the voltage sensor 31. The SOC is obtained based on Vb and the current Ib of the battery 10 detected by the current sensor 32, and the current based on the map or function stored in the memory 42 using this SOC and the temperature Tb of the battery 10 detected by the temperature sensor 33. The coefficient β and the limit threshold value c0 may be set.

ハイレート劣化の進行状況は、先に説明したダメージ量Dを積算したΣDを評価値として用いる。劣化評価値ΣDは、以下のように所定の周期Δtごとに算出する。ここで、D[t]は上記の式(1)によって計算したダメージ量Dである。

ΣD[t+Δt]=γ×ΣD[t]+η×D[t] −−−−(2)

上記の式(2)において、γは減衰係数で1よりも小さい値であり、時間経過に伴うイオンの拡散によって塩濃度の偏りが緩和される程度を予測して設定される値であり、メモリ42の中に格納されている値である。また、ηは補正係数であり、γ同様、メモリ42の中に格納されている値である。
The progress of the high rate deterioration uses ΣD obtained by integrating the damage amount D described above as an evaluation value. The deterioration evaluation value ΣD is calculated every predetermined period Δt as follows. Here, D [t] is the damage amount D calculated by the above equation (1).

ΣD [t + Δt] = γ × ΣD [t] + η × D [t] −−−− (2)

In the above equation (2), γ is an attenuation coefficient that is smaller than 1, and is a value that is set by predicting the degree to which the bias in salt concentration is alleviated by the diffusion of ions over time. 42 is a value stored in 42. Further, η is a correction coefficient, and is a value stored in the memory 42 as in the case of γ.

先に述べたように、ハイレートの放電電流が流れるとダメージ量Dは正(+)となり、ハイレートの充電電流が流れるとダメージ量Dは負(−)となるので、劣化評価値ΣDは、ハイレートの放電電流が流れると増加し、ハイレートの充電電流が流れると減少する。ただし、劣化評価値ΣDが負の場合には、ハイレートの放電電流が流れると絶対値が減少し、ハイレートの充電電流が流れると絶対値が増加する。つまり、劣化評価値ΣDが正(+)の放電過多側に積算している場合には、充電は劣化評価値ΣDを減少させて、劣化評価値ΣDをゼロに近づけさせ、劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算している場合には、放電は劣化評価値ΣDを増加させて、劣化評価値ΣDをゼロに近づける。   As described above, the damage amount D becomes positive (+) when a high-rate discharge current flows, and the damage amount D becomes negative (−) when a high-rate charge current flows. It increases when a discharge current flows, and decreases when a high-rate charging current flows. However, when the deterioration evaluation value ΣD is negative, the absolute value decreases when a high-rate discharge current flows, and the absolute value increases when a high-rate charge current flows. That is, when the deterioration evaluation value ΣD is integrated on the positive (+) excessive discharge side, the charging decreases the deterioration evaluation value ΣD, brings the deterioration evaluation value ΣD close to zero, and the deterioration evaluation value ΣD When integration is performed on the negative (−) excessive charge side, the discharge increases the deterioration evaluation value ΣD to bring the deterioration evaluation value ΣD close to zero.

バッテリ10の種類によっては、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが正(+)の放電過多側に積算しやすい特性を持つものと、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つものとがある。図2(a)は、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つバッテリ10が充放電を繰り返した際の劣化評価値ΣDの変化を示すグラフである。   Depending on the type of the battery 10, the deterioration evaluation value ΣD has a characteristic that the deterioration evaluation value ΣD easily accumulates on the positive (+) excessive discharge side by repeating charging / discharging, and the deterioration evaluation value ΣD has a negative (− ) Have characteristics that are easy to integrate on the overcharge side. FIG. 2A shows a change in the deterioration evaluation value ΣD when the battery 10 having the characteristic that the deterioration evaluation value ΣD is easily accumulated on the overcharge side where the deterioration evaluation value ΣD is negative (−) by repeating charge / discharge. It is a graph to show.

図2(a)に示すように、時刻ゼロにおける劣化評価値ΣDはゼロである。図2(b)の時刻ゼロから少しの間、バッテリ10が放電してもバッテリ10の出力電力が大きくないので、ハイレート劣化のダメージ量Dは小さく、図2(a)に示すように劣化評価値ΣDは、ほとんどゼロのままである。その後、図2(b)の時刻t1にかけてバッテリ10への入力電力が大きいハイレートの充電があると、大きなマイナスのダメージ量Dが発生するため、図2(a)に示すように、劣化評価値ΣDは時刻t1に近傍から大きく減少する。次に、図2(b)の時刻t2にかけて、バッテリ10からの出力電力が大きいハイレートの放電があると、プラスのダメージ量Dが発生し、劣化評価値ΣDは時刻t2近傍で増加し、ゼロに近づいていく。これは、ハイレートの放電によってハイレートの充電によって発生した塩濃度が緩和されるので、劣化評価値ΣDがゼロに近づくためである。ただし、図2(a)は、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つバッテリ10を充放電させた場合のグラフであるので、時刻t2近傍での劣化評価値ΣDの増加は時刻t1近傍での劣化評価値ΣDの減少よりも小さく、劣化評価値ΣDはマイナスのままである。   As shown in FIG. 2A, the deterioration evaluation value ΣD at time zero is zero. Since the output power of the battery 10 is not large even if the battery 10 is discharged for a short time from time zero in FIG. 2B, the damage amount D of the high-rate deterioration is small, and the deterioration evaluation is performed as shown in FIG. The value ΣD remains almost zero. After that, if there is a high-rate charge with a large input power to the battery 10 from time t1 in FIG. 2B, a large negative damage amount D is generated. Therefore, as shown in FIG. ΣD greatly decreases from the vicinity at time t1. Next, when there is a high-rate discharge with a large output power from the battery 10 until time t2 in FIG. 2B, a positive damage amount D is generated, and the deterioration evaluation value ΣD increases near time t2, and becomes zero. Approaching. This is because the deterioration evaluation value ΣD approaches zero because the salt concentration generated by the high-rate charging is relaxed by the high-rate discharge. However, since FIG. 2A is a graph when charging and discharging the battery 10 having a characteristic that the deterioration evaluation value ΣD is easily accumulated on the overcharge side where the deterioration evaluation value ΣD is negative (−) by repeating charging and discharging, The increase in deterioration evaluation value ΣD near t2 is smaller than the decrease in deterioration evaluation value ΣD near time t1, and the deterioration evaluation value ΣD remains negative.

その後、図2(b)の時刻t3にかけてバッテリ10への入力電力が大きいハイレートの充電があると、再び、大きなマイナスのダメージ量Dが発生し、図2(a)に示すように、劣化評価値ΣDは時刻t2から時刻t3にかけて大きく減少する。その後、バッテリ10からの放電が続くが、バッテリ10の出力電力が小さいのでハイレートによるダメージ量Dはほとんどゼロであり、図2(a)に示す時刻t3から時刻t4にかけては、劣化評価値ΣDはほとんど変化しない。そして、図2(b)に示す時刻t4において、バッテリ10への入力電力が大きいハイレートの充電があると、大きなマイナスのダメージ量Dが発生し、劣化評価値ΣDは、時刻t4近傍で大きく減少する。   Thereafter, when there is a high rate charge with a large input power to the battery 10 at time t3 in FIG. 2B, a large negative damage amount D occurs again, and deterioration evaluation is performed as shown in FIG. The value ΣD greatly decreases from time t2 to time t3. Thereafter, the discharge from the battery 10 continues, but since the output power of the battery 10 is small, the damage amount D due to the high rate is almost zero. From time t3 to time t4 shown in FIG. Almost no change. Then, at time t4 shown in FIG. 2B, if there is a high rate charge with a large input power to the battery 10, a large negative damage amount D is generated, and the deterioration evaluation value ΣD is greatly reduced in the vicinity of time t4. To do.

このように、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つバッテリ10が図2(b)に示すような充放電を繰り返すと、図2(a)に示すように劣化評価値ΣDは、時間と共に負側に積算し、減少していく。更に、バッテリ10は、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つものであることから、図2(a)に示す時刻t4以降、長期間にわたって充放電を繰り返して行くと、劣化評価値ΣDは、時間と共に更に負(−)側に積算し、更に、減少していく。このため、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つバッテリ10では、許容充電電力(Win)を制限する。   As described above, when the battery 10 having the characteristic that the deterioration evaluation value ΣD is easily accumulated on the excessive charge side where the deterioration evaluation value ΣD is repeatedly charged and discharged is repeatedly charged and discharged as shown in FIG. As shown in (a), the deterioration evaluation value ΣD is integrated and decreased on the negative side with time. Furthermore, since the battery 10 has a characteristic that the deterioration evaluation value ΣD easily accumulates on the negative (−) excessive charge side by repeating charge and discharge, the battery 10 is long after the time t4 shown in FIG. When charging / discharging is repeated over a period, the deterioration evaluation value ΣD is further accumulated on the negative (−) side with time and further decreased. For this reason, the allowable charge power (Win) is limited in the battery 10 having the characteristic that the deterioration evaluation value ΣD easily accumulates on the excessive charge side where the deterioration evaluation value ΣD is repeatedly charged and discharged.

本実施形態のバッテリ制御装置40は、図3のステップS101に示すように、式(1)によってダメージ量Dを計算し、式(2)によって劣化評価値ΣDを計算する。次に、図3のステップS102に示すように、図1に示すメモリ42に格納した図4に示す劣化評価値ΣDに対するバッテリ10の許容充電電力(Win)のマップを参照して、バッテリ10の許容充電電力(Win)を取得する。そして、図3のステップS103に示すように、バッテリ10の許容充電電力(Win)を図4のマップから取得した値に制限する。本実施形態のバッテリ制御装置40は、上記のステップS101〜S103までを所定の周期Δtごとに繰り返す動作を行うものである。なお、図4に示すマップの横軸は、劣化評価値ΣDのマイナス側を示しており、図4のマップを使用すると、劣化評価値ΣDが減少してくるにつれて、マップから取得するバッテリ10の許容充電電力(Win)は減少してくる。   As shown in step S101 of FIG. 3, the battery control device 40 according to the present embodiment calculates the damage amount D by the equation (1), and calculates the deterioration evaluation value ΣD by the equation (2). Next, as shown in step S102 of FIG. 3, with reference to the map of the allowable charging power (Win) of the battery 10 with respect to the deterioration evaluation value ΣD shown in FIG. 4 stored in the memory 42 shown in FIG. An allowable charging power (Win) is acquired. And as shown to step S103 of FIG. 3, the allowable charging power (Win) of the battery 10 is restrict | limited to the value acquired from the map of FIG. The battery control device 40 of the present embodiment performs an operation of repeating the above steps S101 to S103 every predetermined period Δt. The horizontal axis of the map shown in FIG. 4 indicates the minus side of the deterioration evaluation value ΣD. When the map of FIG. 4 is used, as the deterioration evaluation value ΣD decreases, the battery 10 acquired from the map is shown. The allowable charging power (Win) decreases.

したがって、図2(a)に示すように、時間の経過と共に、劣化評価値ΣDが減少してくると、その減少度合いに応じて、バッテリ10のバッテリ10の許容充電電力(Win)が減少してくる。そして、長期間の使用によって劣化評価値ΣDがバッテリ10の抵抗上昇を抑制するために許容充電電力(Win)を制限する所定の閾値である劣化制限閾値ΣD1まで減少すると、図4のマップに示すように、バッテリ10の許容充電電力(Win)はゼロに向って急速に低減され、劣化評価値ΣDが下限値ΣD2まで減少すると、バッテリ10の許容充電電力(Win)はゼロに近づく。すなわち、劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD1に到達した場合には、それまでの許容充電電力Winの減少量に比べ、その減少量が大きくなるように設定されている。   Therefore, as shown in FIG. 2A, when the deterioration evaluation value ΣD decreases with time, the allowable charging power (Win) of the battery 10 of the battery 10 decreases according to the degree of decrease. Come. When the deterioration evaluation value ΣD decreases to a deterioration limit threshold ΣD1 that is a predetermined threshold for limiting the allowable charging power (Win) in order to suppress an increase in the resistance of the battery 10 due to long-term use, the map shown in FIG. Thus, the allowable charging power (Win) of the battery 10 is rapidly reduced toward zero, and when the deterioration evaluation value ΣD decreases to the lower limit value ΣD2, the allowable charging power (Win) of the battery 10 approaches zero. That is, when the deterioration evaluation value ΣD reaches the deterioration limit threshold ΣD1, the amount of decrease is set to be larger than the amount of decrease in the allowable charging power Win so far.

本実施形態のバッテリ制御装置40は、劣化評価値ΣDがバッテリ10の抵抗上昇を抑制するために許容充電電力(Win)を制限する所定の閾値である劣化制限閾値ΣD1まで減少する前に、劣化評価値ΣDの減少に応じて、或いは、劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD1に近づく変化に応じて、バッテリ10の許容充電電力(Win)を低減していくので、劣化評価値ΣDが減少してくると、充電による大きなマイナスのダメージ量Dが発生することを抑制することができる。このため、充放電による劣化評価値ΣDの低下速度を遅くすることができ、電動車両が長期間使用された場合でも、使用期間中に劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD1まで低下することを抑制することができる。すなわち、バッテリ10の劣化を抑制することができる。また、使用期間中に劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD1まで低下することを抑制することができるので、使用期間中にバッテリ10の許容充電電力(Win)が急速に低減され、燃費が急に低下することを抑制することができる。   The battery control device 40 of the present embodiment deteriorates before the deterioration evaluation value ΣD decreases to the deterioration limit threshold ΣD1 that is a predetermined threshold for limiting the allowable charging power (Win) in order to suppress the resistance increase of the battery 10. Since the allowable charging power (Win) of the battery 10 is reduced in accordance with the decrease in the evaluation value ΣD or the change in the deterioration evaluation value ΣD approaching the deterioration limit threshold ΣD1, the deterioration evaluation value ΣD decreases. Then, it is possible to suppress the occurrence of a large negative damage amount D due to charging. For this reason, the rate of decrease in the degradation evaluation value ΣD due to charging / discharging can be slowed down, and even when the electric vehicle is used for a long time, the degradation evaluation value ΣD is prevented from decreasing to the degradation limit threshold ΣD1 during the usage period. can do. That is, deterioration of the battery 10 can be suppressed. Further, since it is possible to suppress the deterioration evaluation value ΣD from decreasing to the deterioration limit threshold ΣD1 during the use period, the allowable charging power (Win) of the battery 10 is rapidly reduced during the use period, and the fuel consumption is rapidly increased. It can suppress that it falls.

以上の説明は、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが負(−)の充電過多側に積算しやすい特性を持つバッテリ10の場合に、劣化評価値ΣDの減少に応じてバッテリ10の許容充電電力(Win)を低減していくことを例として説明したが、本発明は、充放電を繰り返すことによって劣化評価値ΣDが正(+)の放電過多側に積算しやすい特性を持つバッテリ10にも適用することができる。この場合には、図4に示したマップに代えて、メモリ42に図5に示すように、劣化評価値ΣDが増加するのに対応して許容放電電力(Wout)を低減するようなマップを格納しておき、このマップを用いて劣化評価値ΣDが増加に応じて許容放電電力(Wout)を低減するようにすればよい。なお、図5のマップを用いた場合、劣化評価値ΣDがバッテリ10の抵抗上昇を抑制するために許容放電電力(Wout)を制限するプラス側の所定の閾値である劣化制限閾値ΣD3まで増加すると、バッテリ10の許容放電電力(Wout)はゼロに向って急速に低減され、劣化評価値ΣDが上限値ΣD4まで増加すると、バッテリ10の許容放電電力(Wout)はゼロに近づく。すなわち、劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD3に到達した場合には、それまでの許容放電電力(Wout)の減少量に比べ、その減少量が大きくなるように設定されている。   In the case of the battery 10 having the characteristic that the deterioration evaluation value ΣD is likely to be integrated on the negatively charged excessive side by repeating charging and discharging, the battery 10 is allowed to be used according to the decrease in the deterioration evaluation value ΣD. Although the case where the charging power (Win) is reduced has been described as an example, the present invention has a characteristic that the deterioration evaluation value ΣD can be easily accumulated on the excessive discharge side where the deterioration evaluation value ΣD is repeated by repeating charging and discharging. It can also be applied to. In this case, instead of the map shown in FIG. 4, a map that reduces the allowable discharge power (Wout) corresponding to the increase in the degradation evaluation value ΣD in the memory 42 as shown in FIG. It may be stored and the allowable discharge power (Wout) may be reduced as the deterioration evaluation value ΣD increases using this map. When the map of FIG. 5 is used, when the deterioration evaluation value ΣD increases to a deterioration limit threshold ΣD3 that is a predetermined positive threshold for limiting the allowable discharge power (Wout) in order to suppress an increase in resistance of the battery 10. The allowable discharge power (Wout) of the battery 10 is rapidly reduced toward zero, and when the deterioration evaluation value ΣD increases to the upper limit value ΣD4, the allowable discharge power (Wout) of the battery 10 approaches zero. That is, when the deterioration evaluation value ΣD reaches the deterioration limit threshold ΣD3, the reduction amount is set to be larger than the reduction amount of the allowable discharge power (Wout).

図5に示すマップを用いた場合には、劣化評価値ΣDがバッテリの抵抗上昇を抑制するために許容放電電力(Wout)を制限する所定の閾値である劣化制限閾値ΣD3まで増加少する前に、劣化評価値ΣDの増加に応じて、或いは、劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD3に近づく変化に応じて、バッテリ10の許容放電電力(Wout)を低減していくので、劣化評価値ΣDが増加してくると、放電による大きなプラスのダメージ量Dが発生することを抑制することができる。このため、放電による劣化評価値ΣDの上昇速度を遅くすることができ、電動車両が長期間使用された場合でも、使用期間中に劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD3まで増加することを抑制することができる。すなわち、バッテリ10の劣化を抑制することができる。また、使用期間中に劣化評価値ΣDが劣化制限閾値ΣD3まで増加することを抑制することができるので、使用期間中にバッテリ10の許容放電電力(Wout)が急速に低減され、燃費が急に低下することを抑制することができる。なお、メモリ42の中に図4、図5に示すような2つのマップを格納しておき、車両に搭載されたバッテリ10の種類によって劣化評価値ΣDの減少に応じて許容充電電力(Win)を制限したり、劣化評価値ΣDの増加に応じて許容放電電力(Wout)を制限したりするようにしてもよい。   When the map shown in FIG. 5 is used, before the deterioration evaluation value ΣD increases to a deterioration limit threshold ΣD3 that is a predetermined threshold for limiting the allowable discharge power (Wout) in order to suppress an increase in battery resistance. Since the allowable discharge power (Wout) of the battery 10 is reduced as the deterioration evaluation value ΣD increases or as the deterioration evaluation value ΣD approaches the deterioration limit threshold ΣD3, the deterioration evaluation value ΣD As it increases, it is possible to suppress the generation of a large positive damage amount D due to discharge. For this reason, the rate of increase of the deterioration evaluation value ΣD due to discharge can be slowed down, and even when the electric vehicle is used for a long period of time, the deterioration evaluation value ΣD is prevented from increasing to the deterioration limit threshold ΣD3 during the use period. be able to. That is, deterioration of the battery 10 can be suppressed. Further, since it is possible to suppress the deterioration evaluation value ΣD from increasing to the deterioration limit threshold ΣD3 during the use period, the allowable discharge power (Wout) of the battery 10 is rapidly reduced during the use period, and the fuel consumption is suddenly increased. It can suppress that it falls. It should be noted that two maps as shown in FIGS. 4 and 5 are stored in the memory 42, and the allowable charging power (Win) according to the decrease in the deterioration evaluation value ΣD depending on the type of the battery 10 mounted on the vehicle. Or the allowable discharge power (Wout) may be limited in accordance with an increase in the deterioration evaluation value ΣD.

10 バッテリ、20 モータジェネレータ、31 電圧センサ、32 電流センサ、33 温度センサ、40 バッテリ制御装置、41 CPU、42 メモリ、100 バッテリ装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery, 20 Motor generator, 31 Voltage sensor, 32 Current sensor, 33 Temperature sensor, 40 Battery control apparatus, 41 CPU, 42 Memory, 100 Battery apparatus.

Claims (1)

車両駆動用モータに電力を供給するバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置であって、
前記バッテリの充放電電流に基づいて、前記バッテリの電解液中の塩濃度の偏りによる劣化評価値を算出し、
前記劣化評価値が前記バッテリの抵抗上昇を抑制するために許容充放電電力を制限する所定の閾値に到達する前に、前記劣化評価値が前記所定の閾値に近づく変化に応じて前記バッテリへの前記許容充放電電力を制限すること、
を特徴とするバッテリ制御装置。
A battery control device that controls charging and discharging of a battery that supplies electric power to a vehicle drive motor,
Based on the charging / discharging current of the battery, the deterioration evaluation value due to the deviation of the salt concentration in the electrolyte of the battery is calculated,
Before the deterioration evaluation value reaches a predetermined threshold value that limits the allowable charge / discharge power in order to suppress an increase in resistance of the battery, the deterioration evaluation value is applied to the battery according to a change that approaches the predetermined threshold value. Limiting the allowable charge / discharge power;
A battery control device.
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