JP4435327B2 - 組電池の充電制御装置 - Google Patents
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- Power Engineering (AREA)
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却構造を有する組電池の充電制御装置に関し、特に組電池の環境温度を用いて組電池の充電を制御する組電池の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１４８１８７号公報には、外部温度を制御することにより伝熱プレートを通じて単バッテリの温度制御を行う技術が開示されている。
【０００３】
空冷構造を有する組電池の充電制御では、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔは電池温度ＴBと冷媒温度ＴAとに基づいて下記の式に基づいて制御される。
【０００４】
ｄＴ／ｄｔ＝（ＴB−ＴB-1）＋Ｋ（ＴB−ＴA）
但し、
ＴB：電池温度
ＴA：冷媒温度
Ｋ：放熱係数。
【０００５】
冷却構造を有する組電池の充電制御では、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔは電池温度ＴBと冷却水温度ＴWとに基づいて下記の式によって制御される。
【０００６】
ｄＴ／ｄｔ＝（ＴB−ＴB-1）＋Ｋ（ＴB−ＴW）
但し、
ＴB：電池温度
ＴW：冷却水温度
Ｋ：放熱係数。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷却構造を有する組電池では、組電池の温度は冷却水温度のみならず環境温度によっても影響を受ける。このため、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを電池温度と冷却水温度とのみに基づいて制御すると、環境温度と冷却水温度との差が大きい場合には、精度よく電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを制御することができない。
【０００８】
また、環境温度と電池温度との差が大きい場合には電池温度が環境温度の影響を受けるので、環境温度の違いにより電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔのベースラインが異なるので、電池の充電量が環境温度によって大きくばらつく。
【０００９】
本発明の目的は、環境温度と冷却水温度との差が大きい場合であっても、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを精度よく制御することができる組電池の充電制御装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、環境温度による電池の充電量のばらつきが小さい組電池の充電制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る組電池の充電制御装置は、水冷構造を有する組電池の充電制御装置であって、前記組電池を冷却する冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度センサと、前記組電池の電池温度を検出する電池温度センサと、前記組電池の環境温度を検出する環境温度センサと、前記組電池の充電を制御する制御部とを備え、前記制御部は、ｄＴ／ｄｔ＝（Ｔ Ｂ −Ｔ Ｂ−１ ）＋（ＫＷ／（１＋ｋ））×（Ｔ Ｂ −（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ））＋（（ｋ×ｋＡ）／（１＋ｋ））×（Ｔ Ｂ −（（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ））、但し、ｄＴ／ｄｔ：電池温度の時間変化、Ｔ Ｗ ：冷却水温度、Ｔ Ａ ：環境温度、Ｔ Ｂ ：電池温度、ＫＷ：冷却水への放熱係数、ｋＡ：環境への放熱係数、ｋ：電池の最終到達温度を（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ）としたときの電池の最終到達温度を定める係数、とした場合において、前記電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいて、前記電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係が環境温度によってばらつかないように前記組電池の充電を制御することを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係る電気自動車用電池（ＥＶ電池）の充電制御装置１００の構成を示す。組電池１は、単位電池１−１、単位電池１−２、…、単位電池１−ｎを備える。単位電池１−１、単位電池１−２、…、単位電池１−ｎは直列に接続される。
【００１５】
充電制御装置１００は、組電池１を冷却する冷却水温度調節・循環器７を備える。組電池充電制御装置１００は、単位電池１−２を冷却する冷却水の冷却水温度ＴWを検出する冷却水温度センサ４と、単位電池１−２の電池温度ＴBを検出する電池温度センサ３と、組電池１の環境温度ＴAを検出する環境温度センサ２とを備える。
【００１６】
充電制御装置１００は、冷却水温度センサ４により検出された冷却水温度Ｔｗと、電池温度センサ３により検出された電池温度ＴBと、環境温度センサ２により検出された環境温度ＴAとに基づいて、組電池１の充電を制御するコントロールユニット９をさらに備える。
【００１７】
冷却水温度センサ４と電池温度センサ３と環境温度センサ２とは、検出ユニット８に接続される。検出ユニット８は、冷却水温度センサ４により検出された冷却水温度Ｔｗと、電池温度センサ３により検出された電池温度ＴBと、環境温度センサ２により検出された環境温度ＴAとをコントロールユニットに与える。
【００１８】
充電制御装置１００は、充電装置１１と商用電源１０とモータ６とアクセル５とをさらに備える。コントロールユニット９は、充電装置１１により組電池１の充電を制御する。
【００１９】
コントロールユニット９は、下記の（式１）によって定められる電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔによって、充電装置１１により組電池１の充電を制御する。
【００２０】
【数１】
【００２１】
但し、
ｄＴ／ｄｔ：電池温度の時間変化、
ＴW：冷却水温度、
ＴA：環境温度、
ＴB：電池温度、
ＫＷ：冷却水への放熱係数、
ｋＡ：環境への放熱係数、
ｋ：電池の最終到達温度を定める係数、
である。
【００２２】
（式１)において、（ＴW＋ｋ×ＴA）／（１＋ｋ）は、冷却水と環境温度とによって決定される電池の最終温度に相当する。コントロールユニット９は、上記の（式１）によって定められる電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいて組電池の充電を制御する。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【００２４】
上記の（式１）によって定められる電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいてコントロールユニット９が充電装置１１により組電池１の充電を制御した結果が、環境温度ＴA＝０℃、環境温度ＴA＝２５℃および環境温度ＴA＝４５℃の場合についてそれぞれ示されている。冷却構造を有する組電池において、再現性の良い電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔ値が得られる事が示されている。
【００２５】
図３は、 従来の、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【００２６】
従来の環境温度を用いない充電制御では、環境温度ＴA＝０℃、環境温度ＴA＝２５℃および環境温度ＴA＝４５℃の場合について、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値のベースラインが異なっている。
【００２７】
図２に示すように、本実施の形態に係る環境温度ＴAを用いた充電制御によれば、環境温度ＴA＝０℃、環境温度ＴA＝２５℃および環境温度ＴA＝４５℃のそれぞれの場合について、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値のベースラインは変化が無く同一である。このため、充電量の温度ばらつきを小さくすることができる。
【００２８】
前述した特開平８−１４８１８７号公報に示される先行技術は、外部温度を制御することにより伝熱プレートを通じて単バッテリの温度制御を行う。これに対して本発明では、外部温度（環境温度ＴA）はパラメータの１つにすぎず、外部温度を制御することはない。本発明は、伝熱プレートの内部の温度を外部温度に合わせて制御する。
【００２９】
以上のように本実施の形態に係る組電池の充電制御装置１００によれば、冷却水温度センサ４により検出された冷却水温度ＴWと、電池温度センサ３により検出された電池温度ＴBと、環境温度センサ２により検出された環境温度ＴAとに基づいて、組電池１の充電を制御するので、環境温度ＴAと冷却水温度ＴWとの差が大きい場合であっても、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを精度よく制御することができる。
【００３０】
さらに本実施の形態に係る組電池の充電制御装置１００によれば、環境温度ＴAが違っていても電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔのベースラインが変化しないで、環境温度ＴAによる電池の充電量のばらつきを小さくすることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態における組電池は、例えばＥＶ電池であればよい。本実施の形態では、冷媒として冷却水を用いる例を説明したが本発明はこれに限定されない。冷媒は、例えばフロンガス等の水以外のものであっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、環境温度と冷却水温度との差が大きい場合であっても、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを精度よく制御することができる組電池の充電制御装置を提供することができる。
【００３３】
さらに本発明によれば、環境温度による電池の充電量のばらつきが小さい組電池の充電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る組電池の充電制御装置の構成図である。
【図２】本実施の形態に係る、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【図３】従来の、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 組電池
２ 環境温度センサ
３ 電池温度センサ
４ 冷却水温度センサ
９ コントロールユニット
１１ 充電装置
１００ 充電制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却構造を有する組電池の充電制御装置に関し、特に組電池の環境温度を用いて組電池の充電を制御する組電池の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１４８１８７号公報には、外部温度を制御することにより伝熱プレートを通じて単バッテリの温度制御を行う技術が開示されている。
【０００３】
空冷構造を有する組電池の充電制御では、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔは電池温度ＴBと冷媒温度ＴAとに基づいて下記の式に基づいて制御される。
【０００４】
ｄＴ／ｄｔ＝（ＴB−ＴB-1）＋Ｋ（ＴB−ＴA）
但し、
ＴB：電池温度
ＴA：冷媒温度
Ｋ：放熱係数。
【０００５】
冷却構造を有する組電池の充電制御では、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔは電池温度ＴBと冷却水温度ＴWとに基づいて下記の式によって制御される。
【０００６】
ｄＴ／ｄｔ＝（ＴB−ＴB-1）＋Ｋ（ＴB−ＴW）
但し、
ＴB：電池温度
ＴW：冷却水温度
Ｋ：放熱係数。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷却構造を有する組電池では、組電池の温度は冷却水温度のみならず環境温度によっても影響を受ける。このため、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを電池温度と冷却水温度とのみに基づいて制御すると、環境温度と冷却水温度との差が大きい場合には、精度よく電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを制御することができない。
【０００８】
また、環境温度と電池温度との差が大きい場合には電池温度が環境温度の影響を受けるので、環境温度の違いにより電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔのベースラインが異なるので、電池の充電量が環境温度によって大きくばらつく。
【０００９】
本発明の目的は、環境温度と冷却水温度との差が大きい場合であっても、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを精度よく制御することができる組電池の充電制御装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、環境温度による電池の充電量のばらつきが小さい組電池の充電制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る組電池の充電制御装置は、水冷構造を有する組電池の充電制御装置であって、前記組電池を冷却する冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度センサと、前記組電池の電池温度を検出する電池温度センサと、前記組電池の環境温度を検出する環境温度センサと、前記組電池の充電を制御する制御部とを備え、前記制御部は、ｄＴ／ｄｔ＝（Ｔ Ｂ −Ｔ Ｂ−１ ）＋（ＫＷ／（１＋ｋ））×（Ｔ Ｂ −（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ））＋（（ｋ×ｋＡ）／（１＋ｋ））×（Ｔ Ｂ −（（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ））、但し、ｄＴ／ｄｔ：電池温度の時間変化、Ｔ Ｗ ：冷却水温度、Ｔ Ａ ：環境温度、Ｔ Ｂ ：電池温度、ＫＷ：冷却水への放熱係数、ｋＡ：環境への放熱係数、ｋ：電池の最終到達温度を（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ）としたときの電池の最終到達温度を定める係数、とした場合において、前記電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいて、前記電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係が環境温度によってばらつかないように前記組電池の充電を制御することを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係る電気自動車用電池（ＥＶ電池）の充電制御装置１００の構成を示す。組電池１は、単位電池１−１、単位電池１−２、…、単位電池１−ｎを備える。単位電池１−１、単位電池１−２、…、単位電池１−ｎは直列に接続される。
【００１５】
充電制御装置１００は、組電池１を冷却する冷却水温度調節・循環器７を備える。組電池充電制御装置１００は、単位電池１−２を冷却する冷却水の冷却水温度ＴWを検出する冷却水温度センサ４と、単位電池１−２の電池温度ＴBを検出する電池温度センサ３と、組電池１の環境温度ＴAを検出する環境温度センサ２とを備える。
【００１６】
充電制御装置１００は、冷却水温度センサ４により検出された冷却水温度Ｔｗと、電池温度センサ３により検出された電池温度ＴBと、環境温度センサ２により検出された環境温度ＴAとに基づいて、組電池１の充電を制御するコントロールユニット９をさらに備える。
【００１７】
冷却水温度センサ４と電池温度センサ３と環境温度センサ２とは、検出ユニット８に接続される。検出ユニット８は、冷却水温度センサ４により検出された冷却水温度Ｔｗと、電池温度センサ３により検出された電池温度ＴBと、環境温度センサ２により検出された環境温度ＴAとをコントロールユニットに与える。
【００１８】
充電制御装置１００は、充電装置１１と商用電源１０とモータ６とアクセル５とをさらに備える。コントロールユニット９は、充電装置１１により組電池１の充電を制御する。
【００１９】
コントロールユニット９は、下記の（式１）によって定められる電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔによって、充電装置１１により組電池１の充電を制御する。
【００２０】
【数１】
但し、
ｄＴ／ｄｔ：電池温度の時間変化、
ＴW：冷却水温度、
ＴA：環境温度、
ＴB：電池温度、
ＫＷ：冷却水への放熱係数、
ｋＡ：環境への放熱係数、
ｋ：電池の最終到達温度を定める係数、
である。
【００２２】
（式１)において、（ＴW＋ｋ×ＴA）／（１＋ｋ）は、冷却水と環境温度とによって決定される電池の最終温度に相当する。コントロールユニット９は、上記の（式１）によって定められる電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいて組電池の充電を制御する。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【００２４】
上記の（式１）によって定められる電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいてコントロールユニット９が充電装置１１により組電池１の充電を制御した結果が、環境温度ＴA＝０℃、環境温度ＴA＝２５℃および環境温度ＴA＝４５℃の場合についてそれぞれ示されている。冷却構造を有する組電池において、再現性の良い電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔ値が得られる事が示されている。
【００２５】
図３は、 従来の、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【００２６】
従来の環境温度を用いない充電制御では、環境温度ＴA＝０℃、環境温度ＴA＝２５℃および環境温度ＴA＝４５℃の場合について、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値のベースラインが異なっている。
【００２７】
図２に示すように、本実施の形態に係る環境温度ＴAを用いた充電制御によれば、環境温度ＴA＝０℃、環境温度ＴA＝２５℃および環境温度ＴA＝４５℃のそれぞれの場合について、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値のベースラインは変化が無く同一である。このため、充電量の温度ばらつきを小さくすることができる。
【００２８】
前述した特開平８−１４８１８７号公報に示される先行技術は、外部温度を制御することにより伝熱プレートを通じて単バッテリの温度制御を行う。これに対して本発明では、外部温度（環境温度ＴA）はパラメータの１つにすぎず、外部温度を制御することはない。本発明は、伝熱プレートの内部の温度を外部温度に合わせて制御する。
【００２９】
以上のように本実施の形態に係る組電池の充電制御装置１００によれば、冷却水温度センサ４により検出された冷却水温度ＴWと、電池温度センサ３により検出された電池温度ＴBと、環境温度センサ２により検出された環境温度ＴAとに基づいて、組電池１の充電を制御するので、環境温度ＴAと冷却水温度ＴWとの差が大きい場合であっても、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを精度よく制御することができる。
【００３０】
さらに本実施の形態に係る組電池の充電制御装置１００によれば、環境温度ＴAが違っていても電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔのベースラインが変化しないで、環境温度ＴAによる電池の充電量のばらつきを小さくすることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態における組電池は、例えばＥＶ電池であればよい。本実施の形態では、冷媒として冷却水を用いる例を説明したが本発明はこれに限定されない。冷媒は、例えばフロンガス等の水以外のものであっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、環境温度と冷却水温度との差が大きい場合であっても、電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔを精度よく制御することができる組電池の充電制御装置を提供することができる。
【００３３】
さらに本発明によれば、環境温度による電池の充電量のばらつきが小さい組電池の充電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る組電池の充電制御装置の構成図である。
【図２】本実施の形態に係る、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【図３】従来の、各環境温度における電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 組電池
２ 環境温度センサ
３ 電池温度センサ
４ 冷却水温度センサ
９ コントロールユニット
１１ 充電装置
１００ 充電制御装置
Claims (1)
- 水冷構造を有する組電池の充電制御装置であって、
前記組電池を冷却する冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度センサと、
前記組電池の電池温度を検出する電池温度センサと、
前記組電池の環境温度を検出する環境温度センサと、
前記組電池の充電を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
ｄＴ／ｄｔ＝（Ｔ Ｂ −Ｔ Ｂ−１ ）＋（ＫＷ／（１＋ｋ））×（Ｔ Ｂ −（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ））＋（（ｋ×ｋＡ）／（１＋ｋ））×（Ｔ Ｂ −（（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ））、但し、ｄＴ／ｄｔ：電池温度の時間変化、Ｔ Ｗ ：冷却水温度、Ｔ Ａ ：環境温度、Ｔ Ｂ ：電池温度、ＫＷ：冷却水への放熱係数、ｋＡ：環境への放熱係数、ｋ：電池の最終到達温度を（Ｔ Ｗ ＋ｋＴ Ａ ）／（１＋ｋ）としたときの電池の最終到達温度を定める係数、とした場合において、前記電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔの値に基づいて、
前記電池温度の時間変化ｄＴ／ｄｔと充電電気量との関係が環境温度によってばらつかないように前記組電池の充電を制御することを特徴とする組電池の充電制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13499099A JP4435327B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 組電池の充電制御装置 |
| US09/571,873 US6495991B2 (en) | 1999-05-14 | 2000-05-12 | Charge control apparatus for controlling a charge of a battery pack based upon refrigerant temperature, battery temperature and ambient temperature |
| EP00110062A EP1052757A3 (en) | 1999-05-14 | 2000-05-12 | Charge control apparatus for a battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13499099A JP4435327B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 組電池の充電制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323178A JP2000323178A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4435327B2 true JP4435327B2 (ja) | 2010-03-17 |
Family
ID=15141367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13499099A Expired - Fee Related JP4435327B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 組電池の充電制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6495991B2 (ja) |
| EP (1) | EP1052757A3 (ja) |
| JP (1) | JP4435327B2 (ja) |
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