JP2004022322A - 二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法 - Google Patents
二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004022322A JP2004022322A JP2002175213A JP2002175213A JP2004022322A JP 2004022322 A JP2004022322 A JP 2004022322A JP 2002175213 A JP2002175213 A JP 2002175213A JP 2002175213 A JP2002175213 A JP 2002175213A JP 2004022322 A JP2004022322 A JP 2004022322A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- remaining capacity
- correction value
- estimating
- detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【解決手段】メモリー効果に対する補正値が適用されるSOCの範囲およびOCVの範囲を記憶するメモリ600と、ニッケル水素電池100の温度を検知するサーミスタ110と、ニッケル水素電池100の充放電電流を検知する電流計120と、検知した電池温度および充放電電流に基づいて補正値を算出して、その補正値を、メモリ600に記憶されたSOCの範囲およびOCVの範囲においてのみ適用させた、OCV−SOCマップを作成するCPU300とを含む。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル水素電池やリチウム電池などの二次電池に関し、特に、車両に搭載されて駆動用電源として用いられる二次電池の充電容量を推定する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ニッケル水素電池やリチウム電池などの二次電池は、エネルギー密度、出力特性、サイクル寿命特性などの基本特性に優れているため、電気自動車等の車両の駆動モータの電源として実用化されている。このような二次電池を車両の駆動動力源としてとして用いる場合、二次電池の残存容量を推定し、その残量容量で走行可能な距離を正確に算出することが重要である。
【0003】
残存容量を推定したり、充電容量を推定したりするために、二次電池から入出力される電流値の積算値が計測されたり、放電電圧と放電電流との関係が算出されたりしていた。さらに、精度を上げるために二次電池を放置した場合に放出する自己放電量を放置温度および放置時間から予測して、残存容量を補正することも考えられていた。
【0004】
このような残存容量の推定値の精度を低下させる原因として自己放電以外に、部分充放電によるメモリー効果がある、このメモリー効果とは、二次電池を放電する際に、充分に電池電圧が低下する前、つまり容量をある程度残した状態で放電を中止して再度充放電を行なうと、初回に放電を中止した付近で少し電圧が低めに推移するようになる。特に、放電を毎回放電途中の同じ付近で中止していると、この傾向は顕著になってくる。その後、放電を止めずに継続すると、毎回放電を中止した付近においてくびれたような電圧挙動になる。このように二次電池が浅い深度の放電を受けた経歴を記憶していることからこの現象をメモリー効果現象といわれる。このようなメモリー効果を図を用いて説明する。図11に、SOCとOCV(Open Circuit Voltage)との関係を示す。この図に示される二次電池は、中央付近のSOCで繰返し使用され(すなわち、容量をある程度残した状態で放電を中止して再度充放電を行なった)、SOCの電圧特性が変化した。図11に示すように、放電側の電圧下降と、充電側の電圧上昇とが発生している。このようなメモリー効果が蓄積されると、図12に示すように、二次電池の使用年数の経過に伴い、算出したSOCは、真実のSOCから大きく乖離していく。
【0005】
特開平9−129267号公報は、二次電池の正確な残存容量を推定する管理装置を開示する。この管理装置は、車両の駆動用電源として用いられる複数の二次電池を接続した組電池と、二次電池の状態情報を検出する検出ユニットと、検出ユニットからの情報により演算処理を行なう演算部と、演算結果に基づいて、二次電池の残存容量を判定する電池状態判別ユニットと、電池状態判別ユニットからの充電制御信号に従って組電池を充電する充電器と、電池状態判別ユニットから送られてきた情報を表示する表示部とを含む。演算部は、二次電池の充放電電流を時間に関して積算する回路と、二次電池が放置された時間および温度により計算される自己放電電気量によって残存容量を補正する回路と、二次電池が充放電された回数および電気量に基づいて電池の放電電圧、電池温度、放電電流より計算されたメモリー効果による残存容量の変動を補正する回路と、二次電池の放電電圧、電池温度、放電電流より残存容量を計算する回路とを含む。
【0006】
この管理装置において、検出ユニットは、電池電圧、温度、充電電流、放電電流、電池内圧、および環境温度等の電池状態情報を検出する。得られた情報は演算部に送出され、演算部は、充放電された電流値を積算して、電池電圧と放電電流から残存容量を求める。演算部はさらに、求められた残存容量に補正を加えて、部分充放電を繰り返した場合のメモリー効果により開放電圧が変動してしまい残存容量を推定する精度が低下してしまうことを防止する。これにより、車両の駆動用電源として用いられる多数の二次電池を集合した組電池と、その組電池の管理装置とで、自己放電や電池保存、メモリー効果や寿命劣化の影響を受けにくいように残存容量を判定できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報に開示された管理装置においては、メモリー効果に対する補正ができるが、部分充放電を繰返したサイクル数が多くなるほど、その補正値が大きくなる。一方、メモリー効果は、ある特定のSOCの領域で発現する傾向や、部分充放電がある程度の回数繰返されると飽和する傾向がある。この傾向があるにもかかわらず、上述した公報に開示された管理装置では、全てのSOCの領域で補正値が反映され、実情と一致しなくなる。
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、補正値が適用される残存容量の範囲を記憶するための第1の記憶手段と、二次電池の状態量を検知するための検知手段と、検知手段により検知された状態量に基づいて、補正値を算出するための算出手段と、第1の記憶手段に記憶された範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための作成手段とを含む。
【0010】
第1の発明によると、二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第1の記憶手段に記憶された残存容量の範囲においてのみ補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるSOCが10〜50%程度の領域と、充電時におけるSOCが50〜90%程度の領域とで発現する傾向がある。この範囲を第1の記憶手段に記憶する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を反映させた残存容量を推定するための情報である、たとえばOCV−SOCのマップを作成する。これにより、ある領域でのみ発現するメモリー効果に対して広域な範囲における補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定装置を提供することができる。
【0011】
第2の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第1の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電がないときの二次電池の状態量を検知するための手段を含む。
【0012】
第2の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が駐車されて、自然放電を除く二次電池への充放電がないときに、検知手段により検知された二次電池の状態量の1つである電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度およびその温度であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【0013】
第3の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第2の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電がないときの二次電池の温度を検知するための手段を含む。
【0014】
第3の発明によると、検知手段により検知された二次電池の電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【0015】
第4の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第1の発明の構成に加えて、補正値が適用される電圧の範囲を記憶するための第2の記憶手段をさらに含む。作成手段は、第1の記憶手段に記憶された残存容量の範囲および第2の記憶手段に記憶された電圧の範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための手段を含む。
【0016】
第4の発明によると、残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報である。これは、たとえば、OCV−SOCのマップで表わされる。二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第1の記憶手段に記憶された残存容量の範囲であって、第2の記憶手段に記憶された電圧の範囲において、補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるSOCが10〜50%程度の領域と、充電時におけるSOCが50〜90%程度の領域とで発現する傾向、およびその電圧降下値および電圧上昇値は飽和する傾向がある。この範囲を第1の記憶手段に、この電圧飽和値を第2の記憶手段に記憶する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を、その電圧飽和値を越えない範囲で反映させた残存容量を推定するための情報であるOCV−SOCのマップを作成する。これにより、ある領域で、ある程度で飽和するメモリー効果に対して過度の補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定装置を提供することができる。
【0017】
第5の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第4の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電があるときの二次電池の状態量を検知するための手段を含む。
【0018】
第5の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が運転されて、二次電池への充放電があるときに、検知手段により検知された二次電池の状態量の1つである電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度、充放電電流値およびその温度および電流値であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、補正値を反映させることができる。
【0019】
第6の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第5の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電があるときの二次電池の温度および充放電電流値を検知するための手段を含む。
【0020】
第6の発明によると、検知手段により検知された二次電池の電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、その補正値を反映させることができる。
【0021】
第7の発明に係る残存容量推定装置は、第1〜6のいずれかの発明の構成に加えて、作成手段による補正値の反映を制限するための制限手段をさらに含む。
【0022】
第7の発明によると、メモリー効果が発現する電圧および残存容量、充電時と放電時とのメモリー効果の相違、メモリー効果の飽和電圧など、メモリー効果は限定的に発現する。このため、作成手段においてメモリー効果の補正値を反映させるにあたり、制限手段により一定の制限を設けることができる。この制限は、たとえば、特定の要因についての補正項を採用しないで、メモリー効果に対する補正値に反映させることを制限する。これにより、より限定的にメモリー効果の影響を反映させて、二次電池の残存容量を推定する装置を提供することができる。
【0023】
第8の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、補正値が適用される残存容量の範囲を予め準備する第1の準備ステップと、二次電池の状態量を検知する検知ステップと、検知ステップにてに検知された状態量に基づいて、補正値を算出する算出ステップと、第1の準備ステップにて準備された範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成する作成ステップとを含む。
【0024】
第8の発明によると、二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第1の準備ステップにて準備された残存容量の範囲においてのみ補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるSOCが10〜50%程度の領域と、充電時におけるSOCが50〜90%程度の領域とで発現する傾向がある。この範囲を第1の準備ステップにて準備する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を反映させた残存容量を推定するための情報である、たとえばOCV−SOCのマップを作成する。これにより、ある領域でのみ発現するメモリー効果に対して広域な範囲における補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定方法を提供することができる。
【0025】
第9の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第8の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電がないときの二次電池の状態量を検知するステップを含む。
【0026】
第9の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が駐車されて、自然放電を除く二次電池への充放電がないときに、検知ステップにて検知された二次電池の状態量の1つである電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度およびその温度であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【0027】
第10の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第9の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電がないときの二次電池の温度を検知するステップを含む。
【0028】
第10の発明によると、検知ステップにて検知された二次電池の電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【0029】
第11の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第8の発明の構成に加えて、補正値が適用される電圧の範囲を予め準備する第2の準備ステップをさらに含む。作成ステップは、第1の準備ステップにて準備された残存容量の範囲および第2の記憶ステップにて準備された電圧の範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するステップを含む。
【0030】
第11の発明によると、残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報である。これは、たとえば、OCV−SOCのマップで表わされる。二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第1の準備ステップにて準備された残存容量の範囲であって、第2の準備ステップにて準備された電圧の範囲において、補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるSOCが10〜50%程度の領域と、充電時におけるSOCが50〜90%程度の領域とで発現する傾向、およびその電圧降下値および電圧上昇値は飽和する傾向がある。この範囲を第1の準備ステップにて、この電圧飽和値を第2の準備ステップにて準備する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を、その電圧飽和値を越えない範囲で反映させた残存容量を推定するための情報であるOCV−SOCのマップを作成する。これにより、ある領域で、ある程度で飽和するメモリー効果に対して過度の補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定方法を提供することができる。
【0031】
第12の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第11の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電があるときの二次電池の状態量を検知するステップを含む。
【0032】
第12の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が運転されて、二次電池への充放電があるときに、検知ステップにて検知された二次電池の状態量の1つである電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度、充放電電流値およびその温度および電流値であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、補正値を反映させることができる。
【0033】
第13の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第12の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電があるときの二次電池の温度および充放電電流値を検知するステップを含む。
【0034】
第13の発明によると、検知ステップにて検知された二次電池の電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたSOC領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、その補正値を反映させることができる。
【0035】
第14の発明に係る残存容量推定方法は、第8〜13のいずれかの発明の構成に加えて、作成ステップによる補正値の反映を制限する制限ステップをさらに含む。
【0036】
第14の発明によると、メモリー効果が発現する電圧および残存容量、充電時と放電時とのメモリー効果の相違、メモリー効果の飽和電圧など、メモリー効果は限定的に発現する。このため、作成ステップにてメモリー効果の補正値を反映させるにあたり、制限ステップにより一定の制限を設けることができる。この制限は、たとえば、特定の要因についての補正項を採用しないで、メモリー効果に対する補正値に反映させることを制限する。これにより、より限定的にメモリー効果の影響を反映させて、二次電池の残存容量を推定する方法を提供することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0038】
以下の説明では、車両の駆動用機器へ電力を供給する二次電池であって、たとえばニッケル水素電池に残存する電気容量を推定する残存容量推定装置について説明する。なお、本発明に係る推定装置は、ニッケル水素電池に限定されて適用されるものではなく、メモリー効果を有する点で、NiCd電池に適用することもできる。
【0039】
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る残存容量推定装置を実現する電池ECU(Electronic Control Unit)200を含む車両のパワーユニットについて説明する。図1に示すように、この車両のパワーユニットは、ニッケル水素電池100と電池ECU200とを含む。ニッケル水素電池100には、電池の温度を測定するためのサーミスタ110と、電池の電圧を測定する電圧計130とが取り付けられている。ニッケル水素電池100と車両のパワーケーブルとを接続する出力ケーブルまたは入力ケーブルには、充放電電流を測定する電流計120が取り付けられている。電池ECU200は、サーミスタ110と、電流計120と、電圧計130と、イグニッションスイッチオン信号線に接続された入出力インターフェイス500と、電池ECU200を制御するCPU(Central Processing Unit)300と、クロック400と、各種データを記憶するメモリ600とを含む。
【0040】
ニッケル水素電池100の電源端子は、車両パワーケーブルに接続され、この車両の走行モータ、補機電装品等に電力を供給する。ニッケル水素電池100の温度を測定するサーミスタ110により検出された温度信号は、電池ECU200の入出力インターフェイス500を介して、CPU300に送信される。ニッケル水素電池100への充電電流およびニッケル水素電池100からの放電電流を測定する電流計120により検出された電流値は、電池ECU200の入出力インターフェイス500を介して、CPU300に送信される。この電流値を時間積算することにより、残存容量を算出することができる。ニッケル水素電池100の電圧を測定する電圧計130により検出された電圧値は、電池ECU200の入出力インターフェイス500を介して、CPU300に送信される。
【0041】
電池ECU200は、クロック400により計測されるクロック信号に従った時間の間隔で、ニッケル水素電池100の温度および電流値を検知する。電池ECU200は、検知したニッケル水素電池100の温度および電流値などに基づいて、OCV−SOCマップのメモリー効果に対する補正値を算出する。なお、電圧値は補正されたOCV−SOCマップに基づいて、SOCの算出等に用いられる。
【0042】
電池ECU200の内部においては、入出力インターフェイス500、CPU300、クロック400、メモリ600およびフラッシュメモリ700が、内部バス800を介して接続され、互いにデータ通信を行なうことができる。
【0043】
図2を参照して、本実施の形態に係る残存容量推定装置の電池ECU200のメモリ600に記憶される、駐車中の経過時間と補正係数α、γとの関係について説明する。図2に示すように、補正係数αおよび補正係数γは、駐車中の経過時間の関数となっている。駐車中の経過時間が約3000時間を超えるまでは補正係数αおよび補正係数γともに1.0であるが、それ以降駐車中の経過時間が長くなるのに伴い一様に補正係数αおよび補正係数γは低下する。駐車中の経過時間が10000時間を超えると補正係数αおよび補正係数γは0となる。なお、図2に示した駐車中の経過時間に対する補正係数αおよび補正係数γの値は、一例であって、これに限定されるものではない。なお、補正係数αは放電側の係数であって、補正係数γは充電側の係数である。補正係数αおよび補正係数γの値は、同じ値でなくてもよい。
【0044】
図3を参照して、本実施の形態に係る電池ECU200のメモリ600に記憶される、SOCと補正係数Xの関係について説明する。図3に示すように、補正係数Xは、SOCが10%から50%の間において0より大きく1以下の値である。それ以外のSOCの領域、すなわちSOCが0%から10%および50%から100%の領域においては、補正係数Xは0である。図3に示すSOCと補正係数Xとの関係は、図11を用いて説明したように、放電側のメモリー効果が、SOCが10%から50%の領域において発生することに対応している。
【0045】
図4を参照して、電池ECU200のメモリ600で記憶される、SOCと補正係数Yとの関係について説明する。図4に示すように、補正係数Yは、SOCが50%から90%の領域で0より大きく1以下の値である。それ以外の領域、すなわちSOCが0%から50%およびSOCが90%から100%の領域においては補正係数Yは0である。図4に示すSOCと補正係数Yとの関係は、図11を用いて説明したように、充電側のメモリー効果が、SOCが50%から90%の領域において発生することに対応している。
【0046】
なお、図3および図4に示すSOCと補正係数Xおよび補正係数Yとの関係については、これらの図に限定されるものではない。
【0047】
図5を参照して、放電側のメモリー効果による電圧降下について説明する。図5に示すように、時間の経過とともに、メモリー効果は飽和し、最大でも1セル当り0.05ボルトしかメモリー効果による電圧降下が発生しない。図6を参照して、充電側のメモリー効果による電圧上昇について説明する。図6に示すように、時間の経過とともに、メモリー効果は飽和し、最大でも1セル当り0.02ボルトしかメモリー効果による電圧上昇が発生しない。なお、複数の単電池からなる組電池の場合には、1セルあたりの電圧に組電池を構成するセル数を乗算して、組電池の変動電圧値を算出する。
【0048】
図7に、電池ECU200のメモリ600に記憶される、セル電圧に対する補正係数Wの関係を示す。図7に示すように、セル電圧が0ボルトから0.02ボルトを超えるまでは、補正係数Wは1.0である。セル電圧が0.02ボルトを超えると急激に補正係数Wは低下し、セル電圧が0.035ボルトを超えると低下の程度は緩やかになるが、セル電圧が0.05ボルトになるまで一様に低下する。図7に示すセル電圧が0.05ボルトのときに補正係数Wが0であるということと、図5に示すセル電圧の低下が0.05ボルトで飽和していることとが対応している。
【0049】
図8に、電池ECU200のメモリ600に記憶される、セル電圧に対する補正係数Zの関係を示す。図8に示すように、セル電圧が0ボルトから0.01ボルトを超えるまでは、補正係数Zは1.0である。セル電圧が0.01ボルトを超えると、セル電圧が0.02ボルトになるまで、補正係数Zは一様に低下する。図8に示すセル電圧が0.02ボルトのときに補正係数Zが0であるということと、図6に示すセル電圧の上昇が0.02ボルトで飽和していることとが対応している。
【0050】
なお、図7および図8に示すセル電圧と補正係数Wおよび補正係数Zとの関係は、これらの図に限定されるものではない。
【0051】
図9を参照して、本実施の形態に係る電池ECU200で実行されるOCVマップ補正サブルーチンの制御構造について説明する。
【0052】
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、CPU300は、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判断する。この判断は、入出力インターフェイス500を介してCPU300に入力されるイグニッションスイッチオン信号に基づいて行なわれる。イグニッションスイッチがオン状態であると(S100にてYES)、処理はS140へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS110へ移される。
【0053】
S110にて、CPU300は、駐車状態におけるニッケル水素電池100の各種の状態量を検知する。このとき、CPU300は、駐車時間としてΔHを、電池温度としてTB(1)を検知する。
【0054】
S120にて、CPU300は、OCV補正値を算出する。このとき、放電側のOCV補正値が、A=β×α×(TB(1)/25)×ΔH、充電側のOCV補正値が、B=δ×γ×(TB(1)/25)×ΔHで算出される。このとき、補正係数αおよび補正係数γは、図2に示すように駐車中の経過時間の関数である。補正係数βおよび補正係数δは、OCV値に換算するための補正係数であって、1/1000〜1/100000程度である。
【0055】
S130にて、CPU300は、OCV補正値のマップへの書込を行なう。このとき、放電側においては、SOC10%から50%でのみ反映されたマップFが、充電側においては、SOC50%から90%でのみ反映されたマップGが作成される。すなわち、S120において算出されたOCV補正値AおよびOCV補正値Bに対して、図3に示す補正係数Xおよび図4に示す補正係数Yがそれぞれ乗算されて、マップFおよびマップGが作成される。このとき、放電側は電圧が下降するように、充電側は電圧が上昇するようにOCV補正値の符号が決定される。S130の処理後、処理はS170へ移る。
【0056】
S140にて、CPU300は、運転状態におけるニッケル水素電池100の各種の状態量を検知する。このとき、CPU300は、充放電電流としてIを、電池温度としてTB(2)を検知する。
【0057】
S150にて、CPU300は、OCV補正値を算出する。このとき、充電側OCV補正値が、A′=μ×|I|×(TB(2)/25)×ΔT、充電側のOCV補正値が、B′=ψ×|I|×(TB(2)/25)×ΔTで算出される。
【0058】
S160にて、CPU300は、OCV補正値のマップへの書込を行なう。放電側においては、SOCが10%から50%でのみ反映させたマップFが、充電側においては、SOCが50%から90%でのみ反映させたマップGが作成される。このとき、前述のS130における処理と同様にして、放電側はS150にて算出したOCV補正値A′に図3に示す補正係数Xを乗算することにより、充電側はS150にて算出したOCV補正値B′に図4に示す補正係数Yを乗算したものに基づいて、マップFおよびマップGが作成される。
【0059】
S170にて、CPU300は、OCVマップを更新する。このとき、マップFについては、補正加算制限係数Wで制限をかける。この補正加算制限係数Wは、図7に示した補正係数Wである。また、マップGについては、補正加算制限係数Zで制限をかける。この補正加算制限係数Zは、図8における補正係数Zである。
【0060】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る残存容量推定装置の動作について説明する。
【0061】
車両が停止していると(S100にてNO)、駐車状態におけるニッケル水と電池100の各種の状態量が検知される(S110)。このとき、駐車時間をΔH、電池温度をTB(1)とする。また、このΔHは、たとえば1時間と設定される。電池温度TB(1)は、そのΔH(1時間)における平均の電池温度である。放電側のOCV補正値Aおよび充電側のOCV補正値Bがそれぞれ算出される。このとき、係数αおよび係数δにより駐車中の経過時間が長くなるに従って、その影響が小さくなるように補正される。また、係数βおよび係数δにより、OCV値に換算される。
【0062】
放電側においてはOCV補正値Aに、図3に示す補正係数Xを乗算したものの符号をマイナスとして、補正前のマップに反映させる。すなわち、放電側においては電圧降下が起こるため、OCV補正値Aに補正係数Xを乗算したものを、補正前のOCV−SOCマップから減算することになる。一方、充電側OCV補正値Bに、図4に示す補正係数Yを乗算したものの符号をプラスにして、補正前のマップに反映させる。すなわち、充電側においては電圧上昇が起こるため、OCV補正値Aに補正係数Yを乗算したものを、補正前のOCV−SOCマップの値に加算することになる。
【0063】
車両が走行していると(S100にてYES)、運転状態における状態量が検知される。このとき、電池の充放電電流値IとTB(2)が検出される。
【0064】
放電側のOCV補正値A′および充電側のOCV補正値B′がそれぞれ算出される。このとき、ΔTはたとえば1秒と設定される。放電側においては、算出されたOCV補正値A′に、図3に示す補正係数Xを乗算したものの符号をマイナスにして補正前のマップに反映させる。充電側については、OCV補正値B′に、図4に示す補正係数Yを乗算したものの符号をプラスとして、補正前のマップに反映させる。
【0065】
OCV補正値のマップへの書込が完了すると、OCVマップの更新が行なわれる。放電側であるマップFについては、補正加算制限係数W(図7)で制限をし、充電側マップGについては、補正加算制限係数Z(図8)で制限をして、OCVマップを更新させる。このようにして更新されたOCVマップを用いて、このニッケル水素電池のSOCを推定することができる。
【0066】
以上のようにして、本実施の形態に係る残存容量推定装置によると、車両が停止している状態におけるメモリー効果に対する因子を検出し、OCV補正値を算出する。このとき放電側と充電側とに分別して、OCV補正値が算出される。算出されたOCV補正値については、放電側はSOCが10%から50%の領域で、充電側についてはSOCが50%から90%の領域でのみ反映されるようにOCV補正値の制限が実行される。OCVマップが更新される際には、メモリー効果による影響を過度に与えないために、補正加算制限係数によりOCVマップ更新の際にも制限が加えられる。さらに、車両が走行中においても、OCV補正値を算出した後、そのOCV補正値を反映させるSOCの領域を制限し、さらにOCVマップ更新の際には、補正加算制限係数で、OCV補正値を制限する。このようにして、OCV補正値が反映されるSOCの領域およびOCV補正値そのものの絶対値を制限することにより、メモリー効果が発現しているSOCの領域においてのみ、かつメモリー効果の飽和状態を考慮して、OCVマップを補正することができる。このようなOCVマップを補正した後、電圧計で開放電圧を測定することにより、正しくニッケル水素電池のSOCを算出することができる。
【0067】
<変形例>
以下、本発明の実施の形態に係る残存容量推定装置の変形例について説明する。この変形例は、前述の実施の形態におけるサブルーチンの一部が異なるのみである。それ以外のハードウェア構成およびソフトウェア構成については同じである。したがって、それらのついての詳細な説明はここでは繰返さない。
【0068】
図10を参照して、本変形例に係る電池ECU200で実行されるOCVマップ補正サブルーチンの制御構造について説明する。なお、図10に示すフローチャートの中で、図9に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【0069】
S200にて、CPU300は、放電側のOCV補正値Aおよび充電側のOCV補正値Bをそれぞれ仮に反映させたマップFおよびマップGを作成する。S210にて、CPU300は、充電側のOCV補正値A′および充電側のOCV補正値B′をそれぞれ仮に反映させたマップFおよびマップGを作成する。
【0070】
このS200およびS210における処理においては、SOC10%〜50%またはSOC50%〜90%の領域でのみOCV補正値が仮に反映される。
【0071】
S220にて、CPU300は、仮反映後のOCV補正値からOCV初期値を引いた値が、予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判断する。仮反映後のOCV補正値からOCV初期値を引いた値が、しきい値よりも大きいと(S220にてYES)、処理はS230へ移される。もしそうでないと(S220にてNO)、処理はS170へ移される。
S210にて、CPU0300は、OCV補正値の前回値メモリ600に保持する。
【0072】
以上のようにして、本変形例によると、前述の第1の実施の形態に係る残存容量推定装置による効果に加えて、仮反映後のOCV補正値とOCV初期値との間が予め定められたしきい値よりも大きくなった場合には、OCV補正値の前回値を保持し、新しく算出されたOCV補正値を採用しない。
【0073】
以上のようにして、本変形例に係る残存容量推定装置によると、予め定められたしきい値よりも大きくメモリー効果による補正値が反映されてしまう場合には、算出したOCV補正値を使うことなく、OCV補正値の前回値を保持して、OCVマップを更新させる。これにより、現状に即した、メモリー効果を反映したマップを作成させることができる。
【0074】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電池ECUを搭載した車両の制御ブロック図である。
【図2】メモリに記憶される、駐車中の経過時間と係数α、γの関係を示す図である。
【図3】メモリに記憶される、SOCと係数Xとの関係を示す図である。
【図4】メモリに記憶される、SOCと係数Yとの関係を示す図である。
【図5】経過時間とセル電圧値との関係を示す図(その1)である。
【図6】経過時間とセル電圧値との関係を示す図(その2)である。
【図7】メモリに記憶される、セル電圧と係数Wとの関係を示す図である。
【図8】メモリに記憶される、セル電圧と係数Zとの関係を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態に係る電池ECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図10】本発明の実施の形態の変形例に係る電池ECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図11】メモリー効果を示す図(OCV−SOCマップ)である。
【図12】経過年数とSOCとの関係を示す図である。
【符号の説明】
100 ニッケル水素電池、110 サーミスタ、120 電流計、130 電圧計、200 電池ECU、300 CPU、400 クロック、500 入出力インターフェイス、600 メモリ、700 フラッシュメモリ、800 内部バス。
Claims (14)
- 二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、前記二次電池の残存容量を推定する装置であって、
前記補正値が適用される残存容量の範囲を記憶するための第1の記憶手段と、
前記二次電池の状態量を検知するための検知手段と、
前記検知手段により検知された状態量に基づいて、補正値を算出するための算出手段と、
前記第1の記憶手段に記憶された範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための作成手段とを含む、二次電池の残存容量推定装置。 - 前記検知手段は、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の状態量を検知するための手段を含む、請求項1に記載の二次電池の残存容量推定装置。
- 前記検知手段は、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の温度を検知するための手段を含む、請求項2に記載の二次電池の残存容量推定装置。
- 前記残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報であって、
前記二次電池の残存容量推定装置は、
前記補正値が適用される電圧の範囲を記憶するための第2の記憶手段をさらに含み、
前記作成手段は、前記第1の記憶手段に記憶された残存容量の範囲および前記第2の記憶手段に記憶された電圧の範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための手段を含む、請求項1に記載の二次電池の残存容量推定装置。 - 前記検知手段は、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の状態量を検知するための手段を含む、請求項4に記載の二次電池の残存容量推定装置。
- 前記検知手段は、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の温度および充放電電流値を検知するための手段を含む、請求項5に記載の二次電池の残存容量推定装置。
- 前記残存容量推定装置は、前記作成手段による補正値の反映を制限するための制限手段をさらに含む、請求項1〜6のいずれかに記載の二次電池の残存容量推定装置。
- 二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、前記二次電池の残存容量を推定する方法であって、
前記補正値が適用される残存容量の範囲を予め準備する第1の準備ステップと、
前記二次電池の状態量を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにてに検知された状態量に基づいて、補正値を算出する算出ステップと、
前記第1の準備ステップにて準備された範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成する作成ステップとを含む、二次電池の残存容量推定方法。 - 前記検知ステップは、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の状態量を検知するステップを含む、請求項8に記載の二次電池の残存容量推定方法。
- 前記検知ステップは、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の温度を検知するステップを含む、請求項9に記載の二次電池の残存容量推定方法。
- 前記残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報であって、
前記二次電池の残存容量推定方法は、
前記補正値が適用される電圧の範囲を予め準備する第2の準備ステップをさらに含み、
前記作成ステップは、前記第1の準備ステップにて準備された残存容量の範囲および前記第2の記憶ステップにて準備された電圧の範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するステップを含む、請求項8に記載の二次電池の残存容量推定方法。 - 前記検知ステップは、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の状態量を検知するステップを含む、請求項11に記載の二次電池の残存容量推定方法。
- 前記検知ステップは、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の温度および充放電電流値を検知するステップを含む、請求項12に記載の二次電池の残存容量推定方法。
- 前記残存容量推定方法は、前記作成ステップにおける補正値の反映を制限する制限ステップをさらに含む、請求項8〜13のいずれかに記載の二次電池の残存容量推定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002175213A JP4304923B2 (ja) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | 二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002175213A JP4304923B2 (ja) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | 二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004022322A true JP2004022322A (ja) | 2004-01-22 |
JP4304923B2 JP4304923B2 (ja) | 2009-07-29 |
Family
ID=31173934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002175213A Expired - Fee Related JP4304923B2 (ja) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | 二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4304923B2 (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006194789A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の残容量検出方法及び電源装置 |
FR2881528A1 (fr) * | 2005-02-01 | 2006-08-04 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme et procede d'estimation de la charge d'une batterie |
US7804277B2 (en) | 2007-08-24 | 2010-09-28 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | Apparatus for estimating state of charge of secondary battery |
WO2012093459A1 (ja) * | 2011-01-06 | 2012-07-12 | パナソニック株式会社 | アルカリ蓄電池の充放電制御方法及び電源システム |
JP2017112754A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 二次電池の制御装置、制御方法及び制御プログラム |
JP2017221076A (ja) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2017229139A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2018025500A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2018087784A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2018087785A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
EP3756937A4 (en) * | 2018-09-27 | 2021-06-02 | Lg Chem, Ltd. | SOC ESTIMATE APPARATUS AND METHOD |
JPWO2020085011A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2021-10-14 | ビークルエナジージャパン株式会社 | 電池制御装置 |
CN114137422A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-04 | 雅迪科技集团有限公司 | 一种电动车剩余电量的确定方法及装置 |
WO2023139921A1 (ja) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | 日本碍子株式会社 | 電池制御装置、電池制御方法 |
-
2002
- 2002-06-17 JP JP2002175213A patent/JP4304923B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006194789A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の残容量検出方法及び電源装置 |
FR2881528A1 (fr) * | 2005-02-01 | 2006-08-04 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme et procede d'estimation de la charge d'une batterie |
US7804277B2 (en) | 2007-08-24 | 2010-09-28 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | Apparatus for estimating state of charge of secondary battery |
WO2012093459A1 (ja) * | 2011-01-06 | 2012-07-12 | パナソニック株式会社 | アルカリ蓄電池の充放電制御方法及び電源システム |
CN102844962A (zh) * | 2011-01-06 | 2012-12-26 | 松下电器产业株式会社 | 碱性蓄电池的充放电控制方法以及电源系统 |
JP5415631B2 (ja) * | 2011-01-06 | 2014-02-12 | パナソニック株式会社 | アルカリ蓄電池の充放電制御方法及び電源システム |
US9024589B2 (en) | 2011-01-06 | 2015-05-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Charge/discharge control method for alkaline storage battery, and power supply system |
JP2017112754A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 二次電池の制御装置、制御方法及び制御プログラム |
JP2017221076A (ja) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2017229139A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2018025500A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2018087784A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2018087785A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
EP3756937A4 (en) * | 2018-09-27 | 2021-06-02 | Lg Chem, Ltd. | SOC ESTIMATE APPARATUS AND METHOD |
JPWO2020085011A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2021-10-14 | ビークルエナジージャパン株式会社 | 電池制御装置 |
CN114137422A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-04 | 雅迪科技集团有限公司 | 一种电动车剩余电量的确定方法及装置 |
CN114137422B (zh) * | 2021-11-23 | 2024-04-02 | 雅迪科技集团有限公司 | 一种电动车剩余电量的确定方法及装置 |
WO2023139921A1 (ja) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | 日本碍子株式会社 | 電池制御装置、電池制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4304923B2 (ja) | 2009-07-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4984527B2 (ja) | 二次電池の充電状態推定装置および充電状態推定方法 | |
JP4042475B2 (ja) | 電池の劣化度算出装置および劣化度算出方法 | |
US6300763B1 (en) | Method of calculating dynamic state-of-charge within a battery | |
US6646419B1 (en) | State of charge algorithm for lead-acid battery in a hybrid electric vehicle | |
EP1460709B1 (en) | Method and device for estimating remaining capacity of secondary cell, battery pack system, and electric vehicle | |
JP4075762B2 (ja) | 二次電池における残存容量の算出装置および算出方法 | |
EP1777794B1 (en) | Battery management system and method of determining a state of charge of a battery | |
JP3375511B2 (ja) | バッテリ残容量検出装置 | |
US7333902B2 (en) | Maximum and minimum power limit calculator for batteries and battery subpacks | |
EP3410137B1 (en) | Cell state estimation device, cell control device, cell system, and cell state estimation method | |
JP4304923B2 (ja) | 二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法 | |
JP2004271434A (ja) | 二次電池の残存容量推定装置、二次電池の残存容量推定方法、および二次電池の残存容量推定方法による処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 | |
JP2021523663A (ja) | 二次電池のステップ充電制御装置及び方法 | |
KR102274383B1 (ko) | 자동차 차량 배터리의 에너지량 평가 | |
KR20200075929A (ko) | 차량 배터리의 주기적 보충전 방법 | |
JP6989087B2 (ja) | Soc推定装置及び方法 | |
JP4866156B2 (ja) | 二次電池の充電状態推定装置、充電状態推定方法、およびプログラム | |
KR20110087873A (ko) | 배터리의 soc를 추정하는 장치 및 방법 | |
JP4165268B2 (ja) | 蓄電池の充電状態検知方法 | |
JP2006189385A (ja) | 蓄電システムおよび二次電池の残存容量算出方法 | |
JP4078852B2 (ja) | 充電制御装置および充電制御方法 | |
KR20190084685A (ko) | 배터리 잔존량 보정 장치 및 방법 | |
JP2020180848A (ja) | 蓄電装置 | |
JP2020048312A (ja) | 電動車の電池制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080916 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090407 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090420 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |