JP2000002758A - 電池の最大入出力電力推定装置 - Google Patents
電池の最大入出力電力推定装置Info
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池の最大入出力電力を正確に推定でき、電
池の寿命に悪影響を及ぼすことなく電池の使用範囲を拡
大するための電池の最大入出力電力推定装置を提供す
る。 【解決手段】 充電電流算出手段１０及び放電電流算出
手段１２により、電池のＳＯＣから求められる開放電圧
Ｖｏｃ（ｋ）と内部抵抗ｒによる電圧変動分と状態量ｘ
（ｋ）を使用した状態方程式によって推定した充放電電
流の変動に基づく電圧の動的変動分とから推定される電
池電圧が、所定時間後に電池の最大許容電圧Ｖｂｍａｘ
又は最小許容電圧Ｖｂｍｉｎに到達する充放電電流値Ｉ
ｂｉｎ又はＩｂｏｕｔを算出し、この電流値と最大許容
電圧Ｖｂｍａｘ又は最小許容電圧Ｖｂｍｉｎとの積から
電力推定手段１４，１６が電池の最大入出力電力Ｐｂｉ
ｎ、Ｐｂｏｕｔを算出する。
池の寿命に悪影響を及ぼすことなく電池の使用範囲を拡
大するための電池の最大入出力電力推定装置を提供す
る。 【解決手段】 充電電流算出手段１０及び放電電流算出
手段１２により、電池のＳＯＣから求められる開放電圧
Ｖｏｃ（ｋ）と内部抵抗ｒによる電圧変動分と状態量ｘ
（ｋ）を使用した状態方程式によって推定した充放電電
流の変動に基づく電圧の動的変動分とから推定される電
池電圧が、所定時間後に電池の最大許容電圧Ｖｂｍａｘ
又は最小許容電圧Ｖｂｍｉｎに到達する充放電電流値Ｉ
ｂｉｎ又はＩｂｏｕｔを算出し、この電流値と最大許容
電圧Ｖｂｍａｘ又は最小許容電圧Ｖｂｍｉｎとの積から
電力推定手段１４，１６が電池の最大入出力電力Ｐｂｉ
ｎ、Ｐｂｏｕｔを算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の充放電動作
時において許容される入出力電力の範囲を推定するため
の電池の最大入出力電力推定装置の改良に関する。
時において許容される入出力電力の範囲を推定するため
の電池の最大入出力電力推定装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車等に使用されるモータの出力
は、電池の寿命に悪影響を及ぼさないために、電池の最
大出力電力（Ｐｂｏｕｔ）と最大入力電力（Ｐｂｉｎ）
との間に制御する必要がある。このようなＰｂｉｎ、Ｐ
ｂｏｕｔは、電池の充電状態（ＳＯＣ）や電池の温度に
よって変化する。このため、従来は、「回生電流−電圧
特性」、「放電電流−電圧特性」を様々な条件で測定
し、電池及びインバータによって決まる最大電圧（Ｖｂ
ｍａｘ）と最小電圧（Ｖｂｍｉｎ）とから決定してい
た。
は、電池の寿命に悪影響を及ぼさないために、電池の最
大出力電力（Ｐｂｏｕｔ）と最大入力電力（Ｐｂｉｎ）
との間に制御する必要がある。このようなＰｂｉｎ、Ｐ
ｂｏｕｔは、電池の充電状態（ＳＯＣ）や電池の温度に
よって変化する。このため、従来は、「回生電流−電圧
特性」、「放電電流−電圧特性」を様々な条件で測定
し、電池及びインバータによって決まる最大電圧（Ｖｂ
ｍａｘ）と最小電圧（Ｖｂｍｉｎ）とから決定してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に電池電
圧Ｖｂは、ＳＯＣが同じでも直前の使用状態によって変
動するが、上記従来技術においては、電池の電圧を測定
する際に、その直前の電池の使用状態が反映されていな
いので、誤差が生じやすい。このため、実際には安全側
にまるめられた値が使用されている。従って、電池の有
する能力を十分に活かしきっていないという問題があっ
た。
圧Ｖｂは、ＳＯＣが同じでも直前の使用状態によって変
動するが、上記従来技術においては、電池の電圧を測定
する際に、その直前の電池の使用状態が反映されていな
いので、誤差が生じやすい。このため、実際には安全側
にまるめられた値が使用されている。従って、電池の有
する能力を十分に活かしきっていないという問題があっ
た。
【０００４】また、上述したように電池電圧Ｖｂは直前
の使用状態によって変動するので、例えばハイブリッド
車のように入出力変動が激しい場合には、フィードバッ
ク制御により電池電圧Ｖｂを上述のＶｂｍｉｎとＶｂｍ
ａｘとの間に制御することが困難であるという問題もあ
った。
の使用状態によって変動するので、例えばハイブリッド
車のように入出力変動が激しい場合には、フィードバッ
ク制御により電池電圧Ｖｂを上述のＶｂｍｉｎとＶｂｍ
ａｘとの間に制御することが困難であるという問題もあ
った。
【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、電池の最大出力電力と最大入
力電力とを正確に推定でき、電池の寿命に悪影響を及ぼ
すことなく電池の使用範囲を拡大するための電池の最大
入出力電力推定装置を提供することにある。
ものであり、その目的は、電池の最大出力電力と最大入
力電力とを正確に推定でき、電池の寿命に悪影響を及ぼ
すことなく電池の使用範囲を拡大するための電池の最大
入出力電力推定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電池の最大入出力電力推定装置であっ
て、電池の充電状態（ＳＯＣ）と充放電電流の変動とを
考慮して推定される電池電圧が、所定時間後に電池に許
容される電圧の上下限である最大許容電圧または最小許
容電圧に到達するための充放電電流値を推定する限界電
圧到達電流推定手段と、電池の最大許容電圧または最小
許容電圧と限界電圧到達電流推定手段で推定された充放
電電流値とから電池の最大入出力電力を推定する電力推
定手段と、を有することを特徴とする。
に、本発明は、電池の最大入出力電力推定装置であっ
て、電池の充電状態（ＳＯＣ）と充放電電流の変動とを
考慮して推定される電池電圧が、所定時間後に電池に許
容される電圧の上下限である最大許容電圧または最小許
容電圧に到達するための充放電電流値を推定する限界電
圧到達電流推定手段と、電池の最大許容電圧または最小
許容電圧と限界電圧到達電流推定手段で推定された充放
電電流値とから電池の最大入出力電力を推定する電力推
定手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】また、上記電池の最大入出力電力推定装置
が、さらに所定時間後に電池のＳＯＣの上下限に到達す
るための充放電電流値を推定する限界ＳＯＣ到達電流推
定手段と、限界電圧到達電流推定手段と限界ＳＯＣ到達
電流推定手段とで推定された電流値を比較し、所定時間
後に電池電圧の上下限及びＳＯＣの上下限を超えない電
流値を出力する比較器とを有し、最大入出力電力の推定
には、この比較器の出力を使用することを特徴とする。
が、さらに所定時間後に電池のＳＯＣの上下限に到達す
るための充放電電流値を推定する限界ＳＯＣ到達電流推
定手段と、限界電圧到達電流推定手段と限界ＳＯＣ到達
電流推定手段とで推定された電流値を比較し、所定時間
後に電池電圧の上下限及びＳＯＣの上下限を超えない電
流値を出力する比較器とを有し、最大入出力電力の推定
には、この比較器の出力を使用することを特徴とする。
【０００８】また、上記電池の最大入出力電力推定装置
が、さらに所定時間後に電池の温度の上限値に到達する
ための充放電電流値を推定する限界温度到達電流推定手
段を有し、比較器で、限界電圧到達電流推定手段と限界
ＳＯＣ到達電流推定手段と限界温度到達電流推定手段と
で推定された電流値を比較して、所定時間後に電池電圧
の上下限及びＳＯＣの上下限及び温度の上限を超えない
電流値を出力し、この出力値を前記最大入出力電力の推
定に使用することを特徴とする。
が、さらに所定時間後に電池の温度の上限値に到達する
ための充放電電流値を推定する限界温度到達電流推定手
段を有し、比較器で、限界電圧到達電流推定手段と限界
ＳＯＣ到達電流推定手段と限界温度到達電流推定手段と
で推定された電流値を比較して、所定時間後に電池電圧
の上下限及びＳＯＣの上下限及び温度の上限を超えない
電流値を出力し、この出力値を前記最大入出力電力の推
定に使用することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１０】実施形態１．図１には、本発明に係る電池
の最大入出力電力推定装置の実施形態１の構成のブロッ
ク図が示される。図１において、充電電流算出手段１０
では、電池の現在の電圧が所定時間（ｔ秒後）後に電池
電圧の上限である最大許容電圧に到達するための充電電
流Ｉｂｉｎが算出される。また、放電電流算出手段１２
では、電池の現在の電圧が所定時間後（ｔ秒後）に電池
電圧の下限である最小許容電圧Ｖｂｍｉｎに到達するた
めの放電電流Ｉｂｏｕｔが算出される。これらの充電電
流算出手段１０及び放電電流算出手段１２が、本発明に
係る限界電圧到達電流推定手段に相当する。
の最大入出力電力推定装置の実施形態１の構成のブロッ
ク図が示される。図１において、充電電流算出手段１０
では、電池の現在の電圧が所定時間（ｔ秒後）後に電池
電圧の上限である最大許容電圧に到達するための充電電
流Ｉｂｉｎが算出される。また、放電電流算出手段１２
では、電池の現在の電圧が所定時間後（ｔ秒後）に電池
電圧の下限である最小許容電圧Ｖｂｍｉｎに到達するた
めの放電電流Ｉｂｏｕｔが算出される。これらの充電電
流算出手段１０及び放電電流算出手段１２が、本発明に
係る限界電圧到達電流推定手段に相当する。
【００１１】充放電電流算出手段１０及び放電電流算出
手段１２によって上述した充放電電流Ｉｂｉｎ、Ｉｂｏ
ｕｔを算出するのは以下のようにして行われる。すなわ
ち、ある時刻Ｋにおける電池電圧の推定値を離散化して
あらわすと以下の式となる。
手段１２によって上述した充放電電流Ｉｂｉｎ、Ｉｂｏ
ｕｔを算出するのは以下のようにして行われる。すなわ
ち、ある時刻Ｋにおける電池電圧の推定値を離散化して
あらわすと以下の式となる。
【００１２】
【数１】 ここで、Ｖｅｓｔ（ｋ）が時刻Ｋにおける離散化された
電池の推定電圧である。また、Ｖｏｃ（ｋ）は、同じく
時刻Ｋにおける離散化された電池の開放電圧である。こ
の開放電圧Ｖｏｃは、あらかじめ所定の方法で求めた電
池の充電状態（ＳＯＣ）の初期値に、充放電電流値の積
分値を加算することにより求めた時刻ＫにおけるＳＯＣ
から推定される。この推定値は、例えば、あらかじめＳ
ＯＣと電池の開放電圧とのマップを電池毎に求めてお
き、上述のようにして推定したＳＯＣに対応する開放電
圧Ｖｏｃとして求められる。また、電池のＳＯＣの初期
値としては、例えば満充電時であればこれを１００％と
し、あるいは前回使用終了時のＳＯＣ推定値を記憶して
おき、これを初期値として使用することができる。この
場合、前回使用終了時から今回使用開始時までの時間を
計測し、この時間における自己放電量等も適宜考慮する
ことができる。これにより、ＳＯＣの推定値をより精度
の高いものとすることができる。
電池の推定電圧である。また、Ｖｏｃ（ｋ）は、同じく
時刻Ｋにおける離散化された電池の開放電圧である。こ
の開放電圧Ｖｏｃは、あらかじめ所定の方法で求めた電
池の充電状態（ＳＯＣ）の初期値に、充放電電流値の積
分値を加算することにより求めた時刻ＫにおけるＳＯＣ
から推定される。この推定値は、例えば、あらかじめＳ
ＯＣと電池の開放電圧とのマップを電池毎に求めてお
き、上述のようにして推定したＳＯＣに対応する開放電
圧Ｖｏｃとして求められる。また、電池のＳＯＣの初期
値としては、例えば満充電時であればこれを１００％と
し、あるいは前回使用終了時のＳＯＣ推定値を記憶して
おき、これを初期値として使用することができる。この
場合、前回使用終了時から今回使用開始時までの時間を
計測し、この時間における自己放電量等も適宜考慮する
ことができる。これにより、ＳＯＣの推定値をより精度
の高いものとすることができる。
【００１３】また、上式においてＶｒ（ｋ）は、時刻Ｋ
における電池の内部抵抗による離散化された電圧変動分
である。この内部抵抗による電圧変動分Ｖｒ（ｋ）は、
以下に示す式により算出される。
における電池の内部抵抗による離散化された電圧変動分
である。この内部抵抗による電圧変動分Ｖｒ（ｋ）は、
以下に示す式により算出される。
【００１４】
【数２】 ここで、電池の内部抵抗ｒは、あらかじめ電池毎に求め
ておく。また、時刻Ｋにおける離散化された充放電電流
値Ｉｂ（ｋ）は、所定の電流検出手段によって検出する
ことができる。
ておく。また、時刻Ｋにおける離散化された充放電電流
値Ｉｂ（ｋ）は、所定の電流検出手段によって検出する
ことができる。
【００１５】更に、Ｖｄｙｎ（ｋ）は、電池の充放電電
流の変動に基づいた電池電圧の変動分すなわち動的な電
圧変動分である。この動的な電圧変動分Ｖｄｙｎ（ｋ）
は、以下に示す式により推定することができる。
流の変動に基づいた電池電圧の変動分すなわち動的な電
圧変動分である。この動的な電圧変動分Ｖｄｙｎ（ｋ）
は、以下に示す式により推定することができる。
【００１６】
【数３】 時刻Ｋにおける電池の離散化された動的な電圧変動分Ｖ
ｄｙｎ（ｋ）は、電池の過渡的な電圧変動であり、上記
のような状態方程式に基づいて算出することができる。
なお、上記の状態方程式も離散化した形式で記述されて
いる。また、離散化した係数マトリックスＡ，Ｂ，Ｃ
は、各電池毎にその特性の測定からあらかじめ決定して
おく。
ｄｙｎ（ｋ）は、電池の過渡的な電圧変動であり、上記
のような状態方程式に基づいて算出することができる。
なお、上記の状態方程式も離散化した形式で記述されて
いる。また、離散化した係数マトリックスＡ，Ｂ，Ｃ
は、各電池毎にその特性の測定からあらかじめ決定して
おく。
【００１７】ここで、上述した各値を離散化する場合に
は、例えば電池を制御する制御装置の制御周期Ｔｓを使
用し、時間ｔ＝ｎ×Ｔｓとして離散化する。この場合時
刻Ｋは、Ｋ＝ｋ×Ｔｓのようにあらわすことができる。
は、例えば電池を制御する制御装置の制御周期Ｔｓを使
用し、時間ｔ＝ｎ×Ｔｓとして離散化する。この場合時
刻Ｋは、Ｋ＝ｋ×Ｔｓのようにあらわすことができる。
【００１８】以上のようにして、時刻Ｋにおける電池の
推定電圧Ｖｅｓｔ（ｋ）は、時刻Ｋにおける電池の開放
電圧Ｖｏｃ（ｋ）と内部抵抗に基づく電圧変動分Ｖｒ
（ｋ）と充放電電流の変動に基づく電池電圧の動的な変
動分Ｖｄｙｎ（ｋ）との和としてあらわされる。この電
池電圧の推定値Ｖｓｅｔ（ｋ）が、電池に一定の充放電
電流がｔ秒間流れた場合に、Ｖｅｓｔ（ｋ＋ｎ）となる
とすると、
推定電圧Ｖｅｓｔ（ｋ）は、時刻Ｋにおける電池の開放
電圧Ｖｏｃ（ｋ）と内部抵抗に基づく電圧変動分Ｖｒ
（ｋ）と充放電電流の変動に基づく電池電圧の動的な変
動分Ｖｄｙｎ（ｋ）との和としてあらわされる。この電
池電圧の推定値Ｖｓｅｔ（ｋ）が、電池に一定の充放電
電流がｔ秒間流れた場合に、Ｖｅｓｔ（ｋ＋ｎ）となる
とすると、
【数４】 のように表すことができる。上記の式において、カッコ
内がｋ＋ｎとなっているのは、ｔ秒間経過して時刻がＫ
からＫ＋ｔとなったことを示している。上式において、
電池にｔ秒間流れた一定の充放電電流値がＩｂ（ｋ＋
ｎ）である。この際に、所定時間後（ｔ秒後）に電池が
到達する電圧の推定値Ｖｅｓｔ（ｋ＋ｎ）が電池に許容
される電圧の上限あるいは下限である最大許容電圧Ｖｂ
ｍａｘまたは最小許容電圧Ｖｂｍｉｎであるとすると、
その場合に電池に流した充放電電流値Ｉｂ（ｋ＋ｎ）
が、その時点でｔ秒後に電池の電圧を限界電圧に到達さ
せる限界電圧到達電流であることになる。そこで、この
限界電圧到達電流を、それぞれ充電側及び放電側に分け
てＩｂｉｎとＩｂｏｕｔとする。
内がｋ＋ｎとなっているのは、ｔ秒間経過して時刻がＫ
からＫ＋ｔとなったことを示している。上式において、
電池にｔ秒間流れた一定の充放電電流値がＩｂ（ｋ＋
ｎ）である。この際に、所定時間後（ｔ秒後）に電池が
到達する電圧の推定値Ｖｅｓｔ（ｋ＋ｎ）が電池に許容
される電圧の上限あるいは下限である最大許容電圧Ｖｂ
ｍａｘまたは最小許容電圧Ｖｂｍｉｎであるとすると、
その場合に電池に流した充放電電流値Ｉｂ（ｋ＋ｎ）
が、その時点でｔ秒後に電池の電圧を限界電圧に到達さ
せる限界電圧到達電流であることになる。そこで、この
限界電圧到達電流を、それぞれ充電側及び放電側に分け
てＩｂｉｎとＩｂｏｕｔとする。
【００１９】次に、Ｉｂ（ｋ＋ｎ）＝ＩｂｉｎまたはＩ
ｂ（ｋ＋ｎ）＝Ｉｂｏｕｔとし、上記の式４に式５及び
式６を代入し、Ｉｂｉｎ及びＩｂｏｕｔについて解く
と、以下のような結果となる。
ｂ（ｋ＋ｎ）＝Ｉｂｏｕｔとし、上記の式４に式５及び
式６を代入し、Ｉｂｉｎ及びＩｂｏｕｔについて解く
と、以下のような結果となる。
【００２０】
【数５】 上記式であらわされたＩｂｉｎが限界電圧到達電流のう
ち充電側の値であり、またＩｂｏｕｔが限界電圧到達電
流のうち放電側の値である。このようにして、図１に示
された充電電流算出手段１０及び放電電流算出手段１２
により上述したＩｂｉｎ及びＩｂｏｕｔが算出される。
図１に示されるように、充電電流算出手段１０及び放電
電流算出手段１２には、電池の最大許容電圧Ｖｂｍａ
ｘ、最小許容電圧Ｖｂｍｉｎ、開放電圧Ｖｏｃ（ｋ）、
状態量ｘ（ｋ）、内部抵抗ｒ、電池の充放電電流値Ｉｂ
（ｋ）が入力されている。これらのうち、最大許容電圧
Ｖｂｍａｘ及び最小許容電圧Ｖｂｍｉｎは、それぞれ電
池の耐久試験によって決めることができる。
ち充電側の値であり、またＩｂｏｕｔが限界電圧到達電
流のうち放電側の値である。このようにして、図１に示
された充電電流算出手段１０及び放電電流算出手段１２
により上述したＩｂｉｎ及びＩｂｏｕｔが算出される。
図１に示されるように、充電電流算出手段１０及び放電
電流算出手段１２には、電池の最大許容電圧Ｖｂｍａ
ｘ、最小許容電圧Ｖｂｍｉｎ、開放電圧Ｖｏｃ（ｋ）、
状態量ｘ（ｋ）、内部抵抗ｒ、電池の充放電電流値Ｉｂ
（ｋ）が入力されている。これらのうち、最大許容電圧
Ｖｂｍａｘ及び最小許容電圧Ｖｂｍｉｎは、それぞれ電
池の耐久試験によって決めることができる。
【００２１】次に、このようにして求めた充電側及び放
電側の限界電圧到達電流Ｉｂｉｎ、Ｉｂｏｕｔと、最大
許容電圧Ｖｂｍａｘあるいは最小許容電圧Ｖｂｍｉｎと
を使用し、充電側の電力推定手段１４及び放電側の電力
推定手段１６により以下の式に基づいて電池の最大入力
電力Ｐｂｉｎと最大出力電力Ｐｂｏｕｔとを算出する。
電側の限界電圧到達電流Ｉｂｉｎ、Ｉｂｏｕｔと、最大
許容電圧Ｖｂｍａｘあるいは最小許容電圧Ｖｂｍｉｎと
を使用し、充電側の電力推定手段１４及び放電側の電力
推定手段１６により以下の式に基づいて電池の最大入力
電力Ｐｂｉｎと最大出力電力Ｐｂｏｕｔとを算出する。
【００２２】
【数６】 以上のとおり、本実施形態に係る電池の最大入出力電力
推定装置は、単に回生電流又は放電電流と電池の電圧特
性との関係から最大入出力電力を推定するのではなく、
電池のＳＯＣから求めた開放電圧と電池の内部抵抗によ
る電圧変動分及び充放電電流の変動に基づく動的な電圧
変動分とを考慮して電池電圧を推定し、この電池電圧が
所定時間内に電池の最大許容電圧又は最小許容電圧に到
達するための充放電電流値を推定して、この値から電池
の最大入出力電力を推定している。すなわち、充放電電
流の変動に伴う電池電圧の動的変動分まで考慮している
ので、ハイブリッド車のように充放電電流が激しく変動
するような使用環境においても最大入出力電力を正確に
推定することができる。従って、そのぶん安全側の余裕
代を小さくできるので、電池の寿命に悪影響を及ぼすこ
となく電池の使用範囲を拡大することができる。
推定装置は、単に回生電流又は放電電流と電池の電圧特
性との関係から最大入出力電力を推定するのではなく、
電池のＳＯＣから求めた開放電圧と電池の内部抵抗によ
る電圧変動分及び充放電電流の変動に基づく動的な電圧
変動分とを考慮して電池電圧を推定し、この電池電圧が
所定時間内に電池の最大許容電圧又は最小許容電圧に到
達するための充放電電流値を推定して、この値から電池
の最大入出力電力を推定している。すなわち、充放電電
流の変動に伴う電池電圧の動的変動分まで考慮している
ので、ハイブリッド車のように充放電電流が激しく変動
するような使用環境においても最大入出力電力を正確に
推定することができる。従って、そのぶん安全側の余裕
代を小さくできるので、電池の寿命に悪影響を及ぼすこ
となく電池の使用範囲を拡大することができる。
【００２３】図２には、本実施形態に係る電池の最大入
出力電力推定装置の動作のフローが示される。図２にお
いて、例えばハイブリッド車のイグニッションスイッチ
がＯＮとなっているか否かが確認され（Ｓ１）、ＯＮと
なっていた場合には、充電電流算出手段１０又は放電電
流算出手段１２のＳＯＣの初期値がセットされる（Ｓ
２）。また、同時に充放電電流の変動に基づく電池電圧
の動的変動分を算出するための状態方程式の状態量ｘの
初期値（ｘ（ｋ））がセットされる（Ｓ３）。
出力電力推定装置の動作のフローが示される。図２にお
いて、例えばハイブリッド車のイグニッションスイッチ
がＯＮとなっているか否かが確認され（Ｓ１）、ＯＮと
なっていた場合には、充電電流算出手段１０又は放電電
流算出手段１２のＳＯＣの初期値がセットされる（Ｓ
２）。また、同時に充放電電流の変動に基づく電池電圧
の動的変動分を算出するための状態方程式の状態量ｘの
初期値（ｘ（ｋ））がセットされる（Ｓ３）。
【００２４】次に、所定の電流検出手段により、電池の
充放電電流Ｉｂ（ｋ）が、イグニッションＯＮから時刻
Ｋまで測定され（Ｓ４）、この電流値の積算と、ＳＯＣ
の初期値とから時刻Ｋにおける電池のＳＯＣが算出され
る（Ｓ５）。この時刻Ｋにおける電池のＳＯＣから電池
の時刻Ｋにおける開放電圧Ｖｏｃ（ｋ）が算出される
（Ｓ６）。
充放電電流Ｉｂ（ｋ）が、イグニッションＯＮから時刻
Ｋまで測定され（Ｓ４）、この電流値の積算と、ＳＯＣ
の初期値とから時刻Ｋにおける電池のＳＯＣが算出され
る（Ｓ５）。この時刻Ｋにおける電池のＳＯＣから電池
の時刻Ｋにおける開放電圧Ｖｏｃ（ｋ）が算出される
（Ｓ６）。
【００２５】次に、電池の内部抵抗ｒがセットされ（Ｓ
７）、また電池の最大許容電圧Ｖｂｍａｘと最小許容電
圧Ｖｂｍｉｎとがセットされる（Ｓ８）。
７）、また電池の最大許容電圧Ｖｂｍａｘと最小許容電
圧Ｖｂｍｉｎとがセットされる（Ｓ８）。
【００２６】次に、以上の値から、上述した式７に基づ
いて、充電電流算出手段１０及び放電電流算出手段１２
により限界電圧到達電流としての充電電流Ｉｂｉｎ及び
放電電流Ｉｂｏｕｔが算出される（Ｓ９）。次にこのＩ
ｂｉｎ及びＩｂｏｕｔを使用して、電力推定手段１４、
１６により最大入力電力Ｐｂｉｎと最大出力電力Ｐｂｏ
ｕｔとが算出される（Ｓ１０）。
いて、充電電流算出手段１０及び放電電流算出手段１２
により限界電圧到達電流としての充電電流Ｉｂｉｎ及び
放電電流Ｉｂｏｕｔが算出される（Ｓ９）。次にこのＩ
ｂｉｎ及びＩｂｏｕｔを使用して、電力推定手段１４、
１６により最大入力電力Ｐｂｉｎと最大出力電力Ｐｂｏ
ｕｔとが算出される（Ｓ１０）。
【００２７】以上の工程まで終了したところで、イグニ
ッションスイッチがＯＦＦとなっているか否かが確認さ
れる（Ｓ１１）。イグニッションスイッチがＯＦＦとな
っていない場合にはＳ４からの工程が繰り返されて、引
き続き最大入出力電力の推定が実行される。また、Ｓ１
１においてイグニッションスイッチがＯＦＦとなってい
ることが確認された場合には、その時点における電池の
ＳＯＣの値を不揮発性メモリに格納し、次回使用時にお
ける電池のＳＯＣの初期値として使用する（Ｓ１２）。
ッションスイッチがＯＦＦとなっているか否かが確認さ
れる（Ｓ１１）。イグニッションスイッチがＯＦＦとな
っていない場合にはＳ４からの工程が繰り返されて、引
き続き最大入出力電力の推定が実行される。また、Ｓ１
１においてイグニッションスイッチがＯＦＦとなってい
ることが確認された場合には、その時点における電池の
ＳＯＣの値を不揮発性メモリに格納し、次回使用時にお
ける電池のＳＯＣの初期値として使用する（Ｓ１２）。
【００２８】以上により、本実施形態に係る電池の最大
入出力電力推定装置の動作が終了する。
入出力電力推定装置の動作が終了する。
【００２９】実施形態２．図３には、本発明に係る電池
の最大入出力電力推定装置の実施形態２の構成のブロッ
ク図が示され、図１と同一要素には同一符号を付してそ
の説明を省略する。本実施形態において特徴的な点は、
電池の最大入出力電力を推定する際に、電池のＳＯＣの
上限及び下限も考慮する点にある。
の最大入出力電力推定装置の実施形態２の構成のブロッ
ク図が示され、図１と同一要素には同一符号を付してそ
の説明を省略する。本実施形態において特徴的な点は、
電池の最大入出力電力を推定する際に、電池のＳＯＣの
上限及び下限も考慮する点にある。
【００３０】すなわち、電池の現在のＳＯＣと、電池の
ＳＯＣの上限値又は下限値との差を減算器１８、２０で
求め、所定時間すなわちｔ秒後にＳＯＣの上限値又は下
限値に到達するための充放電電流を限界ＳＯＣ到達電流
推定手段２２、２４により算出する。この場合、算出さ
れた充放電電流のうち、ＳＯＣの上限値に到達するため
の電流値がＩｂｉｎｌｌであり、ＳＯＣの下限値に到達
する電流値がＩｂｏｕｔｕｌである。
ＳＯＣの上限値又は下限値との差を減算器１８、２０で
求め、所定時間すなわちｔ秒後にＳＯＣの上限値又は下
限値に到達するための充放電電流を限界ＳＯＣ到達電流
推定手段２２、２４により算出する。この場合、算出さ
れた充放電電流のうち、ＳＯＣの上限値に到達するため
の電流値がＩｂｉｎｌｌであり、ＳＯＣの下限値に到達
する電流値がＩｂｏｕｔｕｌである。
【００３１】このようにして算出したＩｂｉｎｌｌと充
電電流算出手段１０によって算出されるＩｂｉｎと（い
ずれも負の値）を、比較器２６で比較し、いずれか大き
い方を使用して電力推定手段１４により最大入力電力Ｐ
ｂｉｎを算出する。また、同様にしてＩｂｏｕｔｕｌ
と、放電電流算出手段１２によって算出されるＩｂｏｕ
ｔと（いずれも正の値）を比較器２８により比較し、い
ずれか小さい方の値を使用して電力推定手段１６により
最大出力電力Ｐｂｏｕｔを算出する。
電電流算出手段１０によって算出されるＩｂｉｎと（い
ずれも負の値）を、比較器２６で比較し、いずれか大き
い方を使用して電力推定手段１４により最大入力電力Ｐ
ｂｉｎを算出する。また、同様にしてＩｂｏｕｔｕｌ
と、放電電流算出手段１２によって算出されるＩｂｏｕ
ｔと（いずれも正の値）を比較器２８により比較し、い
ずれか小さい方の値を使用して電力推定手段１６により
最大出力電力Ｐｂｏｕｔを算出する。
【００３２】このような構成により、ｔ秒後に電池電圧
の上限値とＳＯＣの上限値とを上回らない最大入力電力
及び電池電圧の下限値とＳＯＣの下限値とを下回らない
最大出力電力とを求めることができ、電池のＳＯＣの上
下限を超えない範囲で最大の入出力電力を求めることが
できる。
の上限値とＳＯＣの上限値とを上回らない最大入力電力
及び電池電圧の下限値とＳＯＣの下限値とを下回らない
最大出力電力とを求めることができ、電池のＳＯＣの上
下限を超えない範囲で最大の入出力電力を求めることが
できる。
【００３３】実施形態３．図４には、本発明に係る電池
の最大入出力電力推定装置の実施形態３の構成のブロッ
ク図が示され、図１及び図３と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略する。図４において特徴的な点
は、最大入出力電力の推定時に、電池の上限温度を考慮
する点にある。すなわち、図４において、現在の電池の
温度から電池の上限温度まで所定時間後（ｔ秒後）に到
達する最大入力電流Ｉｂｉｎｔｈと最大出力電流Ｉｂｏ
ｕｔｔｈとを算出し、これらの電流値を比較器２６、２
８に入力している。このような電流値Ｉｂｉｎｔｈ、Ｉ
ｂｏｕｔｔｈは、例えば電池の発熱モデルを用い、その
逆モデルを解くことによって求めることができる。
の最大入出力電力推定装置の実施形態３の構成のブロッ
ク図が示され、図１及び図３と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略する。図４において特徴的な点
は、最大入出力電力の推定時に、電池の上限温度を考慮
する点にある。すなわち、図４において、現在の電池の
温度から電池の上限温度まで所定時間後（ｔ秒後）に到
達する最大入力電流Ｉｂｉｎｔｈと最大出力電流Ｉｂｏ
ｕｔｔｈとを算出し、これらの電流値を比較器２６、２
８に入力している。このような電流値Ｉｂｉｎｔｈ、Ｉ
ｂｏｕｔｔｈは、例えば電池の発熱モデルを用い、その
逆モデルを解くことによって求めることができる。
【００３４】比較器２６では、充電電流算出手段１０で
算出されたＩｂｉｎと限界ＳＯＣ到達電流推定手段２２
で推定された電流値Ｉｂｉｎｌｌと上述した限界温度到
達電流推定手段３０によって推定された電流値Ｉｂｉｎ
ｔｈと（いずれも負の値）を比較し、これらの最大値を
出力する。電力推定手段１４では、この比較器２６の出
力した最大値を使用し、電池の最大入力電力を算出す
る。また、比較器２８では、同様にして放電電流算出手
段１２によって算出された電流値Ｉｂｏｕｔと限界ＳＯ
Ｃ到達電流推定手段２４によって推定された電流値Ｉｂ
ｏｕｔｕｌと限界温度到達電流推定手段３２によって推
定された電流Ｉｂｏｕｔｔｈと（いずれも正の値）を比
較し、これらの最小値を出力する。電力推定手段１６で
は、この比較器２８が出力した最小値を使用して、電池
の最大出力電力Ｐｂｏｕｔを算出する。
算出されたＩｂｉｎと限界ＳＯＣ到達電流推定手段２２
で推定された電流値Ｉｂｉｎｌｌと上述した限界温度到
達電流推定手段３０によって推定された電流値Ｉｂｉｎ
ｔｈと（いずれも負の値）を比較し、これらの最大値を
出力する。電力推定手段１４では、この比較器２６の出
力した最大値を使用し、電池の最大入力電力を算出す
る。また、比較器２８では、同様にして放電電流算出手
段１２によって算出された電流値Ｉｂｏｕｔと限界ＳＯ
Ｃ到達電流推定手段２４によって推定された電流値Ｉｂ
ｏｕｔｕｌと限界温度到達電流推定手段３２によって推
定された電流Ｉｂｏｕｔｔｈと（いずれも正の値）を比
較し、これらの最小値を出力する。電力推定手段１６で
は、この比較器２８が出力した最小値を使用して、電池
の最大出力電力Ｐｂｏｕｔを算出する。
【００３５】以上のような構成により、本実施形態に係
る最大入出力電力推定装置では、ｔ秒後に電池電圧の上
下限値及び電池のＳＯＣの上下限値及び電池の上限温度
を超えない最大入出力電力を推定することができる。
る最大入出力電力推定装置では、ｔ秒後に電池電圧の上
下限値及び電池のＳＯＣの上下限値及び電池の上限温度
を超えない最大入出力電力を推定することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池の最大入出力電力を推定する際に、電池のＳＯＣと
充放電電流の変動とを考慮して推定される電池電圧を使
用するので、充放電電流の変動が激しい使用条件におい
ても、最大入出力電力を正確に推定することができる。
このため、電池の寿命に悪影響を及ぼすことなく電池の
使用範囲を拡大することができる。
電池の最大入出力電力を推定する際に、電池のＳＯＣと
充放電電流の変動とを考慮して推定される電池電圧を使
用するので、充放電電流の変動が激しい使用条件におい
ても、最大入出力電力を正確に推定することができる。
このため、電池の寿命に悪影響を及ぼすことなく電池の
使用範囲を拡大することができる。
【図１】 本発明に係る電池の最大入出力電力推定装置
の実施形態１の構成のブロック図である。
の実施形態１の構成のブロック図である。
【図２】 図１に示された実施形態１の装置の動作のフ
ロー図である。
ロー図である。
【図３】 本発明に係る電池の最大入出力電力推定装置
の実施形態２の構成のブロック図である。
の実施形態２の構成のブロック図である。
【図４】 本発明に係る電池の最大入出力電力推定装置
の実施形態３の構成のブロック図である。
の実施形態３の構成のブロック図である。
１０ 充電電流算出手段、１２ 放電電流算出手段、１
４，１６ 電力推定手段、１８，２０ 減算器、２２，
２４ 限界ＳＯＣ到達電流推定手段、２６，２８ 比較
器、３０，３２ 限界温度到達電流推定手段。
４，１６ 電力推定手段、１８，２０ 減算器、２２，
２４ 限界ＳＯＣ到達電流推定手段、２６，２８ 比較
器、３０，３２ 限界温度到達電流推定手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 義晃 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CC04 CC13 5G003 AA07 BA01 CA01 CA11 CC02 DA07 EA02 FA06 FA08 GB06 GC05 5H030 AA03 AA04 AA08 AS08 BB01 BB21 FF22 FF42 FF43 FF44 FF52 5H115 BA06 BB04 BC07 CA01 CA32 FA03 FA12 FA28 JC17 JC22 JC24 JC25
Claims (3)
- 【請求項１】 電池の充電状態（ＳＯＣ）と充放電電流
の変動とを考慮して推定される電池電圧が、所定時間後
に電池に許容される電圧の上下限である最大許容電圧ま
たは最小許容電圧に到達するための充放電電流値を推定
する限界電圧到達電流推定手段と、 前記電池の最大許容電圧または最小許容電圧と前記限界
電圧到達電流推定手段で推定された充放電電流値とから
電池の最大入出力電力を推定する電力推定手段と、を有
することを特徴とする電池の最大入出力電力推定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の電池の最大入出力電力推
定装置が、さらに所定時間後に電池のＳＯＣの上下限に
到達するための充放電電流値を推定する限界ＳＯＣ到達
電流推定手段と、 前記限界電圧到達電流推定手段と限界ＳＯＣ到達電流推
定手段とで推定された電流値を比較し、所定時間後に電
池電圧の上下限及びＳＯＣの上下限を超えない電流値を
出力する比較器とを有し、前記最大入出力電力の推定に
は、前記比較器の出力を使用することを特徴とする電池
の最大入出力電力推定装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の電池の最大入出力電力推
定装置が、さらに所定時間後に電池の温度の上限値に到
達するための充放電電流値を推定する限界温度到達電流
推定手段を有し、 前記比較器では、前記限界電圧到達電流推定手段と限界
ＳＯＣ到達電流推定手段と限界温度到達電流推定手段と
で推定された電流値を比較して、所定時間後に電池電圧
の上下限及びＳＯＣの上下限及び温度の上限を超えない
電流値を出力し、この出力値を前記最大入出力電力の推
定に使用することを特徴とする電池の最大入出力電力推
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16845898A JP3932675B2 (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 電池の最大入出力電力推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16845898A JP3932675B2 (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 電池の最大入出力電力推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002758A true JP2000002758A (ja) | 2000-01-07 |
| JP3932675B2 JP3932675B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=15868496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16845898A Expired - Lifetime JP3932675B2 (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 電池の最大入出力電力推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3932675B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-06-16 JP JP16845898A patent/JP3932675B2/ja not_active Expired - Lifetime
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