CN107615563B - 辅机用电池的状态判定装置和辅机用电池的状态判定方法 - Google Patents

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Abstract

状态判定装置的传感器部检测作为辅机的电源的辅机用电池的端子电压的大小和流经辅机用电池的电流的大小，该辅机用电池与作为车辆的驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置，该辅机用电池的输出电压低于驱动用电池的输出电压。而且，内阻计算部在辅机启动之前且端子电压的大小和电流的大小落入规定的变动范围内的稳定期间、以及从探测出辅机的启动起的规定的期间内，基于由传感器部检测出的端子电压的大小和电流的大小来计算辅机用电池的内阻。

Description

辅机用电池的状态判定装置和辅机用电池的状态判定方法
技术领域
本发明涉及一种对与作为车辆的驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置的辅机用电池的状态进行判定的状态判定装置和辅机用电池的状态判定方法。
背景技术
近年来，具有怠速停止功能的车辆正在增加。由于搭载于这种车辆的电池被施加大的负荷，因此监视电池的状态变得重要。
例如，专利文献1中公开了一种使用满量程小的电流传感器来估计发动机起动用的电池的状态的装置。在该装置中，在判断为起动开关为打开状态的情况下，使用流通过大的冲击电流之前的电流的值、即能够由量程小的电流传感器测量的电流的值来估计电池的状态。
专利文献1：日本特开2011-257214号公报
发明内容
本发明所涉及的辅机用电池的状态判定装置具备传感器部，该传感器部检测作为辅机的电源的辅机用电池的端子电压的大小和流经辅机用电池的电流的大小，该辅机用电池与作为车辆的驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置，该辅机用电池的输出电压低于驱动用电池的输出电压。而且，具备内阻计算部，其基于由传感器部检测出的端子电压的大小和电流的大小来计算辅机用电池的内阻。而且，内阻计算部基于在辅机启动之前且端子电压的大小和电流的大小落入规定的变动范围内的稳定期间、以及从探测到辅机的启动起的规定的期间内由传感器部检测出的端子电压的大小和电流的大小来计算内阻。
本发明所涉及的辅机用电池的状态判定方法包括检测步骤，在该检测步骤中，检测作为辅机的电源的辅机用电池的端子电压的大小和流经辅机用电池的电流的大小，该辅机用电池与作为车辆的驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置，该辅机用电池的输出电压低于驱动用电池的输出电压。还包括内阻计算步骤，在该内阻计算步骤中，基于在检测步骤中检测出的端子电压的大小和电流的大小来计算辅机用电池的内阻。而且，在内阻计算步骤中，基于在辅机启动之前且端子电压的大小和电流的大小落入规定的变动范围内的稳定期间、以及从探测到辅机的启动起的规定的期间内通过检测步骤检测出的端子电压的大小和电流的大小来计算内阻。
根据本发明，能够对不流通大的冲击电流的辅机用电池的状态高精度且恰当地进行判定。
附图说明
图1是表示具备本实施方式所涉及的状态判定装置的车辆的一部分的框图
图2是表示本发明的实施方式所涉及的辅机用电池的电压的曲线图
图3是表示本发明的实施方式所涉及的辅机用电池的内阻的曲线图
图4是表示本发明的实施方式所涉及的辅机用电池的内阻的偏差的曲线图
图5是表示本发明的实施方式所涉及的辅机用电池的状态判定处理的流程图
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，简单地说明以往的装置中的问题点。
在专利文献1所记载的现有技术中，存在难以判定不流通大的冲击电流的辅机用电池的电池状态这样的课题。辅机用电池是指成为与用于向混合动力车辆等的驱动用电动机提供大的电力的驱动用电池相分别地设置的辅机的电源的电池。该辅机用电池的输出电压低于驱动用电池的输出电压。
本发明的目的在于提供一种能够对不流通大的冲击电流的辅机用电池的状态高精度且恰当地进行判定的辅机用电池的状态判定装置和辅机用电池的状态判定方法。
下面，适当参照附图来详细地说明本发明的实施方式。
<具备状态判定装置的车辆的结构>
参照图1来详细地说明具备本实施方式所涉及的状态判定装置10的车辆的结构。图1是表示具备本实施方式所涉及的状态判定装置10的车辆的一部分的框图。
在本实施方式中，说明状态判定装置10搭载于混合动力车辆、插电混合动力车辆、电自动车等电动车辆的情况。但是，本发明不限定于此，只要是与作为车辆的驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置有输出电压低于驱动用电池的输出电压的作为辅机的电源的辅机用电池的车辆就能够应用本发明。
如图1所示，该车辆具有状态判定装置10、辅机用电池20、ECU(Electric ControlUnit：电子控制单元)30、负载31、驱动用电池41、DC-DC转换器42、电动机外围辅机43以及驱动用电动机44。
状态判定装置10是判定辅机用电池20的状态的装置。该状态判定装置10在与从ECU 30输出的放电信息相应的定时判定辅机用电池20的状态。此外，在后文中叙述状态判定装置10的详细结构。
辅机用电池20是能够充放电的铅蓄电池等电池。辅机用电池20向负载31、ECU 30、电动机外围辅机43以及状态判定装置10提供电力。由驱动用电池41经由DC-DC转换器42对辅机用电池20进行充电。
ECU 30进行搭载于车辆的设备的控制。例如，ECU 30向电动机外围辅机43发送工作控制信号来控制电动机外围辅机43，另外，向DC-DC转换器42发送电压控制信号来进行DC-DC转换器42的控制。
另外，ECU 30将表示辅机用电池20放电的放电信息发送到状态判定装置10。并且，ECU 30从状态判定装置10接受辅机用电池20的状态判定结果的信息来进行与判定结果相应的控制。
负载31是空调、车内照明、仪表面板、灯具等搭载于车辆的各种电气设备。
驱动用电池41将用于车辆的行驶的大的电力经由电动机外围辅机43提供到驱动用电动机44。驱动用电池41例如是锂离子电池。
DC-DC转换器42使驱动用电池41的电压下降后将驱动用电池41的电力输出到电源线L10。由此，DC-DC转换器42向负载31进行电力提供以及对辅机用电池20进行充电。DC-DC转换器42由ECU 30控制。
电动机外围辅机43是用于对驱动用电动机44进行驱动所需的辅机。电动机外围辅机43包含将驱动用电池41的电力线的触点与驱动用电动机44中的逆变器电路等的电力线的触点闭合和断开的继电器开关等。基于由ECU 30输出的工作控制信号，利用辅机用电池20的电力来驱动电动机外围辅机43。
驱动用电动机44是驱动车辆的驱动用电动机。驱动用电动机44从驱动用电池41接受电力的提供来进行驱动。
<状态判定装置的结构>
接着，参照图1来详细地说明状态判定装置10的结构。
状态判定装置10具有定时判断部11、传感器部12、内阻计算部13以及存储部14。
在此，状态判定装置10的除了传感器部12的元件(电流检测用电阻等)以外的各功能模块也可以构成为单个半导体集成电路。另外，状态判定装置10的除了传感器部12的元件以外的部分也可以构成为多个半导体集成电路。
并且，状态判定装置10的一部分或者除了传感器部12的元件以外的全部也可以与ECU 30或者搭载于车辆的其它的ECU一起由一个半导体集成电路构成。另外，状态判定装置10的多个功能模块也可以整合为一个功能模块。
定时判断部11基于由ECU 30发送的放电信息来判断对辅机用电池20的状态进行判定的定时。定时判断部11在所述定时向内阻计算部13发送信号，将是对辅机用电池20的状态进行判定的定时的情况通知给内阻计算部13。
传感器部12检测辅机用电池20的充放电电流和端子电压。由传感器部12检测出的充放电电流和端子电压的值被存储于存储部14。
内阻计算部13基于由定时判断部11通知的定时来从存储部14读出存储部14中保存的放电电流和端子电压的值。而且，内阻计算部13进行使用从存储部14读出的值来计算辅机用电池20的内阻的状态判定处理。此外，在后文中叙述这些状态判定处理的详情。
另外，内阻计算部13将内阻的计算结果作为状态判定结果通知给ECU 30。此外，内阻计算部13也可以将状态判定结果输出到其它的控制部。或者也可以是，状态判定装置10的未图示的显示部基于状态判定结果来进行结果的显示或进行警告等。
存储部14存储由传感器部12检测出的辅机用电池20的充放电电流和端子电压的值。
<具备状态判定装置的车辆的动作>
接着，详细地说明具备本发明的实施方式所涉及的状态判定装置10的车辆的动作。
在该车辆中，在启动时通过辅机用电池20的电力来驱动电动机外围辅机43。由此能够从驱动用电池41向驱动用电动机44提供电力。而且，在驱动用电动机44通过驱动用电池41的电力进行驱动之后，从驱动用电池41经由DC-DC转换器42对辅机用电池20进行充电。
这样，在通过驱动用电动机44来启动车辆时，发生辅机用电池20的从放电控制向充电控制的切换。
ECU 30将表示辅机用电池20放电的放电信息发送到状态判定装置10的定时判断部11。具体地说，ECU 30在向电动机外围辅机43发送使电动机外围辅机43进行工作的工作控制信号时，将该放电信息发送到定时判断部11。
定时判断部11基于从ECU 30接收到的放电信息来判断检测辅机用电池20中的放电电流和端子电压的定时，将该定时通知给内阻计算部13。
<辅机用电池中的放电电流和端子电压的检测定时>
参照图2～图4来详细地说明本实施方式所涉及的辅机用电池20中的放电电流和端子电压的检测定时。在此，图2是表示辅机用电池20的电压变化的几个例子的图，图3是表示辅机用电池20的内阻的计算结果的图，图4是表示辅机用电池20的内阻的计算结果的偏差的图。在后文中详细地说明内阻的计算方法。
在此，图4的横轴是对电动机外围辅机43进行启动探测后的经过时间。通过各种方法来判定电动机外围辅机43是否已启动。
例如，通过检测辅机用电池20的内阻是否表示极小值、辅机用电池20的电压是否为极小值、辅机用电池20的端子电压是否下降了规定的值、或者辅机用电池20的放电电流是否达到规定的值，来判定电动机外围辅机43是否已启动。
在图3的例子中，在根据辅机用电池20的内阻是否表示极小值来进行电动机外围辅机43的启动探测的情况下，在5ms的时间点内阻表示极小值，因此启动探测的时间点为5ms。
如图2所示，辅机用电池20的端子电压在每次测量中表示不同的时间推移，但是如图3所示，从5ms到15ms期间，内阻的值的偏差变少。这是由于以下原因：在图4中显而易见的是，在0ms～10ms期间，内阻的偏差小于0.25mΩ这样的不会导致实用上的问题的值。
据此，定时判断部11在从ECU 30接收到放电信息的情况下，进行电动机外围辅机43的启动探测，内阻计算部13利用从由定时判断部11进行电动机外围辅机43的启动探测起的规定的期间内的放电电流和端子电压，来计算辅机用电池20的内阻。如图4所示，所述规定的期间优选为10ms以下。
由此，内阻的偏差变小，能够对不流通大的冲击电流的辅机用电池20的状态高精度且恰当地进行判定。
此外，例如能够通过进行实验等来适当地设定所述规定的期间，但优选设定为包含如图2所示那样在由于电动机外围辅机43的启动而辅机用电池20的端子电压下降之后该端子电压表示极小值的时间点。
另外，也可以设定为，在传感器部12过去测量辅机用电池20的端子电压的结果是探测到在由于电动机外围辅机43的启动而辅机用电池20的端子电压下降之后该端子电压表示极小值的情况下，包含该端子电压表示极小值的时间点。
<辅机用电池的状态判定处理>
接着，参照图5来详细地说明本实施方式所涉及的辅机用电池20的状态判定处理。
首先，定时判断部11判定是否从ECU 30接收到放电信息(步骤S1)。
然后，定时判断部11在没有从ECU 30接收到放电信息的情况下(步骤S1：“否”)，重复步骤S1的处理。
另一方面，定时判断部11在从ECU 30接收到放电信息的情况下(步骤S1：“是”)，向内阻计算部13发送信号，将是检测辅机用电池20的放电电流I0和端子电压V0的定时的情况通知给内阻计算部13(步骤S2)。
在此，放电电流I0和端子电压V0是电动机外围辅机43启动之前且放电电流的大小和端子电压的大小落入规定的变动范围内的稳定期间的电流值和电压值。该稳定期间既可以基于实验结果等来预先确定，也可以基于传感器部12的检测结果来判定。
之后，内阻计算部13从传感器部12获取辅机用电池20的放电电流I0和端子电压V0的检测值，并存储于存储部14(步骤S3)。
接着，定时判断部11判定电动机外围辅机43是否已启动(步骤S4)。定时判断部11在判定为电动机外围辅机43没有启动的情况下(步骤S4：“否”)，重复步骤S4的处理。
另一方面，定时判断部11在判定为电动机外围辅机43已启动的情况下(步骤S4：“是”)，向内阻计算部13发送信号，将是检测辅机用电池20的放电电流I1和端子电压V1的定时的情况通知给内阻计算部13(步骤S5)。
在此，放电电流I1和端子电压V1是在由定时判断部11探测到电动机外围辅机43的启动之后的规定的期间内测量的电流值和电压值。例如，在图2～图4的例子中，所述规定的期间为10ms。
之后，内阻计算部13从传感器部12获取在所述规定的期间内由传感器部12测量出的辅机用电池20的放电电流I1和端子电压V1的值，并存储于存储部14(步骤S6)。
然后，内阻计算部13使用在步骤S3中存储于存储部14的放电电流I0和端子电压V0的值、以及在步骤S6中存储于存储部14的放电电流I1和端子电压V1的值，通过两点法等方法来计算内阻(步骤S7)。
在使用两点法的情况下，内阻计算部13根据下式(1)来计算辅机用电池20的内阻Ri。
Ri＝(V0-V1)/(I0-I1)…(1)
然后，内阻计算部13将计算出的内阻Ri的信息作为状态判定结果输出到ECU 30(步骤S8)。
如以上那样，在本实施方式中，状态判定装置10的传感器部12检测作为辅机(例如，电动机外围辅机43)的电源的辅机用电池20的端子电压的大小和流经辅机用电池20的电流的大小，该辅机用电池20与作为车辆的驱动用电动机44的电源的驱动用电池41相分别地设置，该辅机用电池20的输出电压低于驱动用电池41的输出电压。而且，设为内阻计算部13基于在辅机启动之前且端子电压的大小和电流的大小落入规定的变动范围内的稳定期间、以及从探测到辅机的启动起的规定的期间内由传感器部12检测出的端子电压的大小和电流的大小来计算辅机用电池20的内阻。由此，内阻的偏差变小，能够对不流通大的冲击电流的辅机用电池20的状态高精度且恰当地进行判定。
另外，在本实施方式中，所述规定的期间被设定为包含由于辅机的启动而端子电压下降之后端子电压表示极小值的时间点的期间。由此，能够恰当地设定内阻的偏差变小的期间。
另外，在本实施方式中，所述规定的期间被设定为包含由于辅机的启动而端子电压下降之后端子电压过去表示极小值的时间点的期间。由此，能够容易且恰当地设定内阻的偏差变小的期间。
另外，根据本实施方式，所述规定的期间设为10毫秒以下的期间。在这种情况下也同样能够容易且恰当地设定内阻的偏差变小的期间。
产业上的可利用性
本发明能够适当地利用于对与作为车辆的驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置且输出电压低于驱动用电池的输出电压的、作为辅机的电源的辅机用电池进行状态判定的装置。
附图标记说明
10：状态判定装置；11：定时判断部；12：传感器部；13：内阻计算部；14：存储部；20：辅机用电池；30：ECU；31：负载；41：驱动用电池；42：DC-DC转换器；43：电动机外围辅机；44：驱动用电动机。

Claims (5)

1.一种辅机用电池的状态判定装置，具备：
传感器部，其检测作为辅机的电源的辅机用电池的端子电压的大小和流经该辅机用电池的电流的大小，其中，该辅机用于对车辆的驱动用电动机进行驱动并通过所述辅机用电池的电力来启动，该辅机用电池与作为所述驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置，该辅机用电池的输出电压低于该驱动用电池的输出电压，所述驱动用电池用于在所述辅机启动后向所述驱动用电动机提供电力；以及
内阻计算部，其基于由所述传感器部检测出的端子电压的大小和所述电流的大小来计算所述辅机用电池的内阻，
其中，所述内阻计算部基于在所述辅机启动之前且所述端子电压的大小和所述电流的大小落入规定的变动范围内的稳定期间、以及从探测到所述辅机的启动起的规定的期间内由所述传感器部检测出的所述端子电压的大小和所述电流的大小来计算所述内阻。
2.根据权利要求1所述的辅机用电池的状态判定装置，其特征在于，
所述规定的期间被设定为包含由于所述辅机的启动而所述端子电压下降之后该端子电压表示极小值的时间点的期间。
3.根据权利要求1所述的辅机用电池的状态判定装置，其特征在于，
所述规定的期间被设定为包含由于所述辅机的启动而所述端子电压下降之后该端子电压过去表示极小值的时间点的期间。
4.根据权利要求1所述的辅机用电池的状态判定装置，其特征在于，
所述规定的期间为10毫秒以下。
5.一种辅机用电池的状态判定方法，包括：
检测步骤，检测作为辅机的电源的辅机用电池的端子电压的大小和流经该辅机用电池的电流的大小，该辅机用于对车辆的驱动用电动机进行驱动并通过所述辅机用电池的电力来启动，该辅机用电池与作为所述驱动用电动机的电源的驱动用电池相分别地设置，该辅机用电池的输出电压低于该驱动用电池的输出电压，所述驱动用电池用于在所述辅机启动后向所述驱动用电动机提供电力；以及
内阻计算步骤，基于在所述检测步骤中检测出的端子电压的大小和所述电流的大小来计算所述辅机用电池的内阻，
其中，在所述内阻计算步骤中，基于在所述辅机启动之前且所述端子电压的大小和所述电流的大小落入规定的变动范围内的稳定期间、以及从探测到所述辅机的启动起的规定的期间内通过所述检测步骤检测出的所述端子电压的大小和所述电流的大小来计算所述内阻。
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