JP2007223530A - バッテリの状態量演算装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用エンジンの始動期間中のクランキング期間に電圧・電流ペアを複数採取し(201)、この採取した電圧・電流ペア群から回帰直線を求め傾きより内部抵抗値Rdを算出し疑似開放電圧を求める(204)、エンジン始動前後の疑似開放電圧の差である開放電圧差ΔVoを算出し(205)、この開放電圧差ΔVoに基づいて内部抵抗値Rdを補正する(206)。これにより、補正しない場合に比べて内部抵抗を格段に高精度に演算できる。
【選択図】図2
Description
(回路構成)
車両用バッテリの内部状態演算装置を用いた車両用電源系のブロック図を図1に示す。
次に、蓄電池状態検知装置105により実行される内部抵抗検出動作を図2に示すフローチャートを参照して説明する。
大電流放電時(クランキング時)の電流・電圧特性を図3に示す。所定の電流範囲(Imax〜Imin)の電流・電圧ペアの群から回帰直線を求め、この回帰直線の傾きを内部抵抗Rd、電流0時の切片を擬似開放電圧Voafとして検出する。ここで、電流範囲の上限Imax及び下限Iminは、搭載された電流センサのダイナミックレンジで決定される。この実施形態では、−500 A 〜 −100 Aに設定した。
スタータ始動前とクランキング後の疑似開放電圧の差である開放電圧差ΔVo(Vobe−Voaf)を算出する方法を、図4を参照して説明する。
す。
Vobe = Vbe ー Rd ・ Ibe
ΔVo=VobeーVoaf
開放電圧差ΔVoにより内部抵抗値Rdを補正する方法を図5を参照して説明する。なお、付言すれば、本来検出したい内部抵抗値は、スタータ始動時の内部抵抗Rinである。しかし、スタータ始動時の電流を検出するために相応の電流範囲のセンサを搭載することが、精度・コスト面から、困難であることを述べた。
Rc = -1.5 (0.26-ΔVo) + Rd
内部抵抗Rinの推定誤差の計測データを図6に示す。この実験にて計測したスタータ始動時(試行回数26回)の内部抵抗値Rinと検出した内部抵抗値Rdとの差を確認した結果、補正前には、誤差の最大値は0.38mΩであった。これに対し、開放電圧差ΔVoによりRdを補正した結果、最大誤差を0.17mΩに低減することができた。誤差の平均値では、0.22mΩから0.06mΩに低減できており、スタータ始動時の内部抵抗値Rinを高精度に推定できることが実証された。
この実施形態2は、既述した実施形態1で検出した内部抵抗値Rcを用いて、エンジン(スタータ)始動時の下限電圧を推定したものである。エンジン始動時の下限電圧の推定は、頻繁にエンジン再始動を繰り返すアイドルストップ走行(アイドリング中のエンジン停止→再始動)などにおいて、蓄電装置の再始動性能を確保するために極めて重要である。ここでは、検出した内部抵抗値Rcから次回エンジン始動時の下限電圧を推定した例を示す。
Vmin = Vb + Rc・ΔIb
下限電圧の推定結果を図8に示す。ここでは、実験にて計測したスタータ始動時(試行回数10回)の実測値である下限電圧値と推定値との誤差を示す。内部抵抗値の補正を行わない場合と比較し、推定誤差の最大値は、0.24Vから0.12Vに低減され、平均値では、0.13Vから0.03Vに低減された。これより、実施例1で示した内部抵抗値の補正を行うことにより、高精度に下限電圧を推定できることをわかった。
実施形態2により、実施形態1で検出した内部抵抗Rcを用いることで、高精度に下限電圧を推定できることがわかったが、内部抵抗値Rcの検出後、次回エンジン始動までの期間にバッテリ状態が変化(充電率変化)した場合には内部抵抗Rcが変化するために下限電圧(Vmin = Vb + Rc・ΔIb)に誤差が生じる可能性がある。
102 車載発電機(発電機)
104 電流センサ
105 蓄電池状態検知装置
106 バッファ部
107 演算処理部
109 発電制御装置
110 車両情報
Claims (5)
- 車両用バッテリの電圧及び電流のペアを所定タイミングにてサンプリングし、サンプリングした電圧・電流ペア群から前記バッテリの内部抵抗を演算する車両用バッテリの内部状態演算装置において、
車両用エンジンの始動期間中のクランキング期間に採取した電圧・電流ペア群から内部抵抗値Rdを検出する内部抵抗算出手段と、
前記始動期間前の前記車両用バッテリの疑似開放電圧と、前記クランキング期間後の疑似開放電圧との差である開放電圧差ΔVoを検出する開放電圧差算出手段と、
前記開放電圧差ΔVoに正相関を有する補正関数f(ΔVo)に前記開放電圧差ΔVoを代入することにより求めた前記補正関数f(ΔVo)の関数値により前記内部抵抗値Rdを補正することにより、前記内部抵抗値Rdに対する前記車両用バッテリの分極状態変動影響が軽減された補正済み内部抵抗値Rcを算出する内部抵抗補正手段と、
を有することを特徴とする車両用バッテリの内部状態演算装置。 - 請求項1記載の車両用バッテリの内部状態演算装置において、
前記内部抵抗算出手段は、
前記クランキング期間に採取した前記電圧・電流ペア群に基づいて前記バッテリの電圧と電流との間の関係を示す回帰線を求め、求めた前記回帰線の傾きを算出して前記内部抵抗値Rdとして出力する車両用バッテリの内部状態演算装置。 - 請求項2記載の車両用バッテリの内部状態演算装置において、
前記内部抵抗補正手段は、
前記補正関数f(ΔVo)の値を前記内部抵抗値Rdに加算して前記補正済み内部抵抗値Rcとする車両用バッテリの内部状態演算装置。 - 請求項3記載の車両用バッテリの内部状態演算装置において、
K1、K2を所定の正値である定数とする時、前記補正関数f(ΔVo)は、K1・ΔVoーK2とされる車両用バッテリの内部状態演算装置。 - 請求項1乃至4のいずれか記載の車両用バッテリの内部状態演算装置において、
前記バッテリの充電率を算出し、
前回算出した補正済み内部抵抗値Rcとその時の充電率とを記憶し、
今回の前記充電率と前記前回の充電率に基づいて前記前回算出した補正済み内部抵抗値Rcを補正することにより、今回の前記補正済み内部抵抗値Rcを算出する車両用バッテリの内部状態演算装置。
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